本发明提供含缺陷试样的制备及疲劳裂纹扩展真实路径还原方法，包括：制备设有热节的棒状铸件并加工成试棒；对试棒采用中断疲劳测试保存未断裂的试棒的疲劳裂纹及其扩展路径；将试棒沿加载方向进行切割，得到n个薄片试样；还原方法包括：分别对n个薄片试样进行测试；逐渐增大载荷，直到观察到中断疲劳测试前疲劳交变载荷下开裂的裂纹扩展路径并获取图片；再逐渐增加载荷直到断裂，原位观测裂纹扩展路径；对获得n张图片进行三维叠加处理，区分试棒中疏松缺陷、Laves相和碳化物，还原出含缺陷高温合金试棒中疲劳裂纹扩展真实路径。本发明使含缺陷高温合金疲劳裂纹扩展真实路径成为可能，为含缺陷高温合金铸件疲劳性能精准预测提供基础。