本发明公开了一种热疲劳试验机,包括工作台、加热系统、冷却系统、升降系统、控制系统和支架,所述加热系统包括电阻加热炉和热电偶,所述冷却系统包括冷却水、水槽和位于水槽中的温度计,所述加热系统位于工作台上,冷却系统位于加热系统的下方,所述升降系统包括固定在工作台上的气缸、与气缸连接的活塞杆和位于活塞杆端部的支板,支板的端部固定安装有试样夹具,所述试样夹具上与电机连接,电机固定在支板上,试样夹具与试样连接,试样位于电阻加热炉中。本发明试样夹具可以一定速率自行旋转,很好地解决了在热疲劳实验过程中试样受热不均匀导致实验结果不准确的问题,优化了热疲劳试样效果,同时也解决了试样在水槽中冷却不均匀的问题。