本实用新型提供一种小型结构拉扭耦合大变形力学响应测试装置，属于结构力学行为测试技术领域。该装置包括底座、拉伸仪、扭转机构、连接机构及测量电路，该装置在对待测结构施加驱动产生较大幅值的轴向变形、绕轴扭转变形以及拉扭耦合变形过程中，可以测量结构的轴向力与轴向位移、扭矩与扭转角等力学响应数据，能够根据测试要求进行测量模式的切换，实现三种测量模式。本实用新型装置具有机械结构稳定、兼容模式丰富、测量数据精度高且范围大等特点，可以满足对待测结构的刚度、强度等力学性质的测试要求，也可用作结构多稳态变换过程中复杂力学响应的准确捕捉，为结构及结构型超材料的研发与优化提供评估手段。