本发明的目的在于提供一种振动疲劳试验件及其设计方法，振动疲劳试验件包括自由段、固定段以及工作段。其中，沿振动疲劳试验件的长度方向，工作段具有顶部，振动疲劳试验件在顶部的厚度最大，且工作段沿长度方向的厚度变化呈连续变化；沿振动疲劳试验件的宽度方向，工作段的厚度呈中间大两侧小的变化趋势，工作段的厚度为连续变化，且工作段在宽度方向上轴对称；工作段在宽度方向的两侧具有内凹部，在振动疲劳试验件的正投影中，内凹部的外轮廓为光滑曲线，工作段的两侧壁分别与工作段的顶壁以及工作段的底壁之间分别光滑过渡。通过本振动疲劳试验件能够实现测试得到的材料疲劳强度更加准确。