本实用新型公开了一种组合式膨胀水箱、燃料电池系统及燃料电池车辆，该组合式膨胀水箱包括主膨胀水箱和副膨胀水箱以及连通两者的连接管，主膨胀水箱设有压力盖和第一连接口，副膨胀水箱的一端设有连通外界的通气口且另一端设有第二连接口，副膨胀水箱内设有弹性件以及能够在第二连接口与通气口之间区域往复移动且密封接触的膨胀活塞，膨胀活塞与第二连接口之间形成容纳区并与通气口之间形成开放区；当容纳区与开放区气压相等时，弹性件对膨胀活塞施加的弹力作用能够驱使膨胀活塞压缩容纳区；当容纳区由最小极限容积开始发生膨胀时，容纳区内的气压小于压力盖的开启气压。本方案通过结构改进降低了压力盖打开的频率，进而将冷却液消耗量大幅降低。