本发明公开了一种深埋隧洞高外水压力模型试验的应力加载系统，具体涉及结构模型试验技术领域，包括计算机控制平台，还包括：模型框架，包括试验框架以及设置于试验框架内的密封箱，所述密封箱中填筑有相似材料；应力加载系统，包括多个液压千斤顶、液压油管、电动液压泵站、分流阀、油压表，所述液压千斤顶底座固定在模型框架四周的横梁和立柱上，多个千斤顶通过分流阀及与电动液压泵站连接，油压表安装在液压油管接口处，液压千斤顶工作时活塞杆与模型框架顶部和两个侧面接触加载。本发明能较好的解决双向加载与模型密封性的冲突，可用于深埋隧洞高外水压力的物理模型试验。