本发明公开了一种多维度特征融合的油浸式变压器在线故障诊断方法，涉及变压器故障诊断技术领域，故障诊断方法具体包括如下步骤：数据预处理，对各维度油色谱序列进行预处理；单维特征提取，通过构建特征编码网络、特征提取网络和特征解码网络来提取各个维度的油色谱序列特征；多维特征融合，通过构建带有注意力机制的张量融合网络对多维油色谱序列特征进行融合；故障分类，将特征融合形成的特征张量送往分类器来实现故障诊断，本发明在传统张量融合的基础上引入带有注意力机制的张量融合，利用神经网络不断迭代更新不同特征的权值，提高了对于故障分类结果贡献度较大的特征的权重，减小了冗余特征的权重，提高了故障诊断的准确性。