本发明公开了一种航空发动机高温余热离子膜制氧系统及方法，该系统包含：吸气模块、加热模块、制氧模块和冷却模块。吸气模块包含：膜除湿组件和压气机。加热模块包含：回热器、高温换热器、发动机、泵和取热组件。制氧模块包含：离子膜制氧模块、氧气罐和废气罐。冷却模块包含：冷凝器、蒸发器和压缩机。本发明的制氧系统利用冷凝器、回热器、高温换热器逐步加温至离子膜制氧所需温度，实现了对发动机高温余热的有效利用，回收热量用于加热空气后制氧，系统综合了膜除湿技术、非发动机引气技术、余热回收技术以及蒸发制冷技术，具有结构紧凑、能耗低、效率高、氧气浓度高等优点，可满足未来飞机制氧系统的设计需求。