本发明公开了一种基于同步辐射CT的碳纤维/环氧树脂三维机织复合材料拉‑拉疲劳损伤演化研究试验方法，所述方法从宏观和细观两个尺度分析三维机织复合材料疲劳损伤特性。通过在疲劳加载过程中原位实时观测试验件的动态刚度以及试验件表面温度，得到此时材料所处的疲劳退化阶段。将不同的试验件疲劳加载至不同的退化阶段后停止试验，将带有损伤的试验件切割、打磨、抛光，然后送至同步辐射CT进行损伤检测。通过分析CT重构后的三维图像，获得碳纤维/环氧树脂三维机织复合材料疲劳损伤演化历程和损伤机理。本发明解决了传统CT无法清楚区分碳纤维和环氧树脂的问题，同时解决了三维机织复合材料疲劳损伤机理观测困难的问题。