本发明公开了一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法,包括以下步骤:将环焊缝试件切割成两半,测试切割面因应力释放而造成的变形,然后将测试变形轮廓光滑拟合后作为三维有限元数值计算的边界条件经弹性计算获得切割前测试件的对应于切割面位置的内部残余应力;两次切割并通过叠加方法获得两个方向的内部残余应力全貌。本发明通过两次切割就能获得管件环焊缝内部双向残余应力全貌,测试效率和测试精度高,适合不同材料、不同管径及壁厚大于4mm的试件内部应力测试;尤其适合测试高能束、惯性摩擦焊接等焊接方法的窄小焊缝内部残余应力。