本发明公开了混凝土自由断裂全过程控制可视化追踪试验系统及方法，属于混凝土材料性能测试技术领域；方法包括选取研究载体，计算混凝土试件的起裂荷载；布置超声热像探测系统、应变监测系统、负反馈控制系统、裂缝量测系统和散热系统；使用超声波发生器驱动超声波激振器群激励混凝土试件，红外热像仪监测混凝土试件表面温度场，且对混凝土试件加载；确定红外热像仪视野中出现的微裂纹温升带以及应变片读数激增情况，调整施加的压力荷载，停止激励试件，记录试验数据；混凝土试件破坏后恢复伺服加载系统；本发明可在细观尺度上实现加载过程的反馈控制，呈现试件典型的断裂发生发展阶段以及该过程中应力场随微裂纹群生长的转移汇集规律。