本发明涉及一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置和试验方法，属于热环境试验测试技术领域，解决了现有的试验技术无法满足高温热环境下的振动试验的问题。本发明的基于形位等效反推控制的热振动试验装置，包括振动台、热源、工装、温度传感器和加速度传感器；所述振动台包括底座、振动台本体和振动台台面，所述振动台用于对试验件加载振动，所述工装安装在振动台台面上，用于夹持试验件，所述热源用于加热试验件。本发明通过利用可以固定加速度传感器的振动台台面，以及利用与试验件处于同一加热温区下的金属工装固定温度传感器，从而实现热、振动联合试验，满足了高温环境和振动条件同时施加的试验要求。