本发明公开了一种平面弹簧疲劳试验装置及试验方法，其平面弹簧疲劳试验装置包括固定支座、形变组件和动力组件。其中，固定支座用于固定待试验的平面弹簧，形变组件作用于平面弹簧的中心区域，通过改变该平面弹簧的受力状态，使该平面弹簧简谐变形，该形变组件具体可包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮对称设置在平面弹簧的两侧，并夹紧平面弹簧，通过改变第一凸轮和第二凸轮的转速来调节平面弹簧的震动频率。动力组件和形变组件驱动连接，用于给形变组件提供动力。通过模拟平面弹簧在自由活塞斯特林制冷机运作过程中的受力变形和震动频率对平面弹簧的疲劳寿命进行检测。