本发明公开了一种气氛可控的高温熔盐腐蚀‑热‑机械疲劳试验装置及方法，该装置包括装夹组件、温控组件、环境腔组件、应变控组件、气氛控制组件。装夹组件用于紧固试样和拉压加载，温控组件用于快速加热和冷却熔盐、试样，环境腔组件用于承装熔盐，应变控组件用于控制试样的加载，气氛控制组件用于控制环境腔中的气氛。该方法将试样紧固在装夹组件上，并浸没在特定气氛的熔盐里，通过温控组件和应变控组件控制试样的温度和机械应变，通过试验机设置温度和机械应变波形实现熔盐腐蚀‑热‑机械疲劳试验。本发明解决了高温熔盐环境中对试样应变的精准测量和拉压双向加载的难题，并实现了特定气氛下同相、异相的熔盐腐蚀‑热‑机械疲劳试验。