一种温控循环疲劳测试装置。其包括双自由度作动平台、上位机、压缩机冷却系统和试验架；本发明效果：能进行不同机械荷载下、快速并反复的升降温对材料的试验，具有结构简单、低能耗、快速自主升降温、能够快速试件更换、能进行高周或者超高周试验等特点。可实现材料在不同应力幅值下的温度循环疲劳试验测试和数据处理，可用于进行航空用新型复合材料以及温度敏感材料在温度循环作用下的疲劳试验，以及材料在温度循环疲劳寿命的预测功能，为新型智能复合材料的温度循环疲劳问题的研究提供理论指导和技术支撑。能够实现材料在不同应力幅值下的温度循环疲劳试验测试和数据处理，可用于进行新型复合材料以及温度敏感材料在温度循环作用下的疲劳试验。