一种高周疲劳试验机的多轴疲劳试验夹具，包括相对的两夹具体，每一夹具体后部的夹持端由引伸主轴和引伸套筒组成，引伸套筒的前端内部设有内螺纹，与弧形夹具后端的连接轴后部的外螺纹配合；弧形夹具前端的内凹面设有与垂直方向呈不同角度的多个锁紧装置，锁紧装置的结构是：弧形夹具的内凹面上设有带盲孔的凸台，传导垫块置于盲孔内，试样连接块盖住传导垫块，其限位齿与凸台台面上的限位槽配合；凸台的周围开有与锁紧盖侧壁适配的环形凹槽，锁紧盖盖住试样连接块，且锁紧盖通过螺纹连接在凸台上；且锁紧盖上开有通孔，试样连接块上设有内螺纹通孔。该夹具与单轴高周疲劳试验机配合试用，可以对试样进行高周、多轴的疲劳试验研究。