本发明涉及汽轮机领域，公开了一种汽轮机转子热疲劳损伤检测方法，包括：对第一钢试样进行热疲劳周期断裂试验，得到第一试验周期数；对多个第二钢试样进行预设试验周期数的热疲劳周期断裂试验；对第一钢试样和各第二钢试样进行电子背散射衍射测试，得到各自对应的晶粒参考取向偏差；建立晶粒参考取向偏差与试验周期数的对应关系；对目标钢试样进行电子背散射衍射测试，得到目标晶粒参考取向偏差，基于目标晶粒参考取向偏差以及对应关系，确定目标试验周期数；基于目标试验周期数，确定目标钢试样对应的汽轮机转子的热疲劳损伤程度。由此，可以从微米级尺度上对热疲劳损伤程度进行评价，从而可以对汽轮机转子的热疲劳损伤程度进行准确检测。