针对滚动轴承故障振动时间序列非线性的特点，采用广义复合多尺度熵（GCMSE）对故障状态进行表征分析。对白噪声和1/f噪声进行分析，并与多尺度熵（MSE）对比后，发现熵值在高尺度因子下的振荡现象被有效抑制。在此基础上，分析不同载荷和损伤直径条件下SKF6205-2RS型深沟球轴承正常和单点损伤故障数据，发现随着尺度因子的增加，正常状态的熵值先上升后下降再趋于平稳，内圈、外圈和滚动体故障的熵值则单调递减。不同故障状态的熵值受载荷的影响较小，对损伤直径的变化呈现不同敏感程度。研究结果表明，GCMSE能够在克服MSE不足的基础上，有效表征不同故障状态的演化过程。