一种基于同步辐射的扭转微动疲劳试验装置及试验方法，其装置主要包括：机架的底板固定于回转平台上，底板上方的扭转伺服电机与下夹具座的底部相连；下夹具座通过轴承固定于机架的上板上；且其上部固定有下夹具；轴承的内圈安装有扭矩传感器；微动加载杆的上部与铰座铰接，上端内侧通过力传感器与加载头相连；下端与电动缸的端部相连；上板的周缘与有机玻璃筒下部的周缘连接，有机玻璃筒的钢顶盖连接上夹具；机架的左侧、右侧分别设有同步辐射光源的发射器和接收器。该装置能观察、记录、分析得出扭转微动件的载荷、扭矩、角度等宏观力学参数与裂纹等微观组织的变化、演变规律，从而为零部件的抗扭转疲劳设计提供更加全面、可靠的依据。