一种高通量旋转热机械疲劳测试装置及方法，包括气氛保护室，气氛保护室内含加载辊和圆柱型高通量样品承载基台，样品承载基台由动力装置驱动绕中心轴旋转，其外侧均匀分布有多个样品槽，用于固定待测样品，气氛保护室内部按旋转方向设有加热区、冷却区、拍摄区和加载区，加热区配有钨丝灯红外加热装置，冷却区有冷却装置，拍摄区装有高速摄像机，加载区则有加载辊以进行径向加载，温度采集装置包括多个测温传感器，分布于加热区、冷却区和拍摄区，用于各个区域监测待测样品表面的实时温度。本发明可以高效地进行样品的温度变化和力学加载测试，并利用高速摄像记录相关过程，大幅度节约实验成本，提高实验效率。