本发明涉及一种机械设备磨损状态综合判断方法，其包括步骤：按照等时间间隔原则采集机械设备运行阶段的N个油样，进行原子发射光谱分析，获得油样中n种不同元素的浓度含量；对光谱检测元素进行系统聚类确定主要磨损元素；判断设备运行阶段是否换油，进而确定磨损指标；对每个磨损评价指标进行标准化处理，然后对标准化后的磨损指标进行因子分析；对磨损主因子综合得分序列进行正态检验；根据综合得分序列是否符合正态分布，确定综合得分磨损界限值，完成磨损状态综合判断。本发明依据磨损综合得分对装置的磨损状态做出整体性判断，能够为快速、正确地评价设备磨损状况、准确地早期预警磨损故障。