一种发动机深度冷热冲击试验系统，包括冷却液加热循环系统、冷却液制冷循环系统和温度控制系统，所述冷却液加热循环系统和冷却液制冷循环系统通过入口端阀门和出口端阀门分别连接于发动机的冷却液入口与冷却液出口之间，其还包括一润滑油冷环境循环系统，一润滑油热环境循环系统，用于对发动机润滑油温度进行控制。由于本试验系统可通过编辑试验工况控制发动机冷却液和润滑油的温度和可靠性循环模式，并与原有测功机系统联动同步控制。利用本系统可以使发动机的冷却液和润滑油的温度在较快的时间实现极限冷热温度变化冲击试验。