本发明属于海洋柔性管道疲劳实验技术领域，且公开了一种海洋柔性管道多维度运动疲劳测试试验机及实验方法，包括机架梁，所述机架梁的一端通过外层转动轴安装有外层摆动架，所述外层摆动架的内侧通过内层转动轴活动安装有内层摆动架。本发明通过外层摆动架、内层摆动架，通过竖直和水平的两组液压杆一控制，令外层摆动架可以在竖直的两个液压杆一的推拉下绕b轴转动，令内层摆动架可以在水平的两个液压杆一的推拉下绕a轴转动，同时液压杆二也可以对被测样品的长度进行拉伸，由此实现对被测样品在三维的坐标系中的进行运动疲劳测试，弥补了现有技术中不能针对被测样品进行多维疲劳测试的缺陷，具有明显的进步。