本申请提供了一种基于单向加热多重变温的冷起动系统及方法，适用于甲醇发动机，系统包括：顺次连通的热源发生模组、持续变温模组和间歇变温模组，所述持续变温模组与所述甲醇发动机连通组成冷却液主热回路，所述间歇变温模组与所述甲醇发动机连通组成进气辅热通路；所述持续变温模组包括换热器，所述间歇变温模组包括间歇变温体，所述间歇变温体被配置为储存并间歇释放热量，以在不同时段内预热所述进气辅热通路中的气体；所述换热器分别与所述热源发生模组和所述间歇变温体连通。通过本申请提供的系统，同一燃料系统产生的热量能够同时保证冷却液、甲醇和空气均得到有效预热，并且减少了瞬时热量损失。