本发明公开了一种沥青混合料疲劳性能测试装置，属于道路工程领域，包括底座以及加载结构，底座包括底接触板，底接触板用于固定测试样品一端，加载结构包括加载头以及顶接触板，顶接触板与加载头连接，顶接触板用于固定测试样品另一端，顶接触板与底接触板位于同一直线上，加载头与施力装置连接，加载头将施力装置产生的作用力传递至测试样品以模拟路面现场最不利受力，从而有利于获取服役路面材料的力学响应特征和疲劳性能，对明确服役路面材料剩余寿命和基于性能的沥青混合料设计方法具有重要意义。本发明还涉及一种通过上述沥青混合料疲劳性能测试装置实施的沥青混合料疲劳性能测试方法。