本发明公开了一种工业调节阀非线性工作特性诊断方法，包括如下步骤：在待诊断工业调节阀对应的控制回路中，采集一组平稳过程数据，记为x(t)，确定该平稳过程数据的振荡周期T0；针对所述平稳过程数据计算半振荡周期中值线常数，记为HOPML；记平稳过程数据中每个振荡周期的最大数值和最小数值分别为emax和emin；针对平稳过程数据中所有的振荡周期，计算最大数值和最小数值的平均值分别为和计算非线性指数INL；如果INL在决策限区间Ω之内，则待诊断工业调节阀的工作特性是线性的，否则待诊断工业调节阀具有非线性的工作特性。本发明工业调节阀非线性工作特性诊断方法，适用于存在非线性工作特性调节阀的过程，实现对过程非线性特征的定量评估。