本发明公开一种汽车热泵系统及燃料电池汽车，其中汽车热泵系统包括电堆换热回路、电池换热回路、电机冷却回路以及冷媒循环回路，冷媒循环回路包括热泵循环单元以及与热泵循环单元连通的电堆换热支路、电池换热支路和电机冷却支路，电堆换热支路与电堆换热回路换热，电池换热支路与电池换热回路换热，电机冷却支路与电机冷却回路换热。本发明技术方案中，通过冷媒循环回路将电机、电堆及动力电池三个冷却回路联系起来，实现系统间的热量传递。既可以去除电机散热器和电堆散热器部件，提高空间利用率，消除电机散热器和电堆散热器部件的安装带来的不利影响；提高热能的利用率，达到节能的目的。