本发明公开空心复合材料绝缘子热应力循环试验方法及装置。该方法包括：将待试验的空心复合材料绝缘子两端密封，形成内腔；向所述内腔注入绝缘油；将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子伴随其目标产品在干燥罐内进行目标产品的加速热老化试验；在目标产品的加速热老化试验达成后，将注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子与目标产品分离，及针对注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子依次展开多组判定试验；并判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能满足预先设定的使用要求或判定注入绝缘油后的空心复合材料绝缘子的热应力性能不满足预先设定的使用要求。该热应力循环试验方法操作流程清晰、判据合理可信、试验效果可靠。