本发明公开了一种可变应力比的变温超高周多轴疲劳试验装置，包括共振系统、应力调节系统、温度调节系统。共振系统由纵振换能器、拉扭变幅杆、拉扭试验件、连接杆依次连接组成，可以实现拉扭复合振动加载；应力调节系统由调节圆环、调节螺钉、定位板、蜗轮蜗杆及伺服电机组成，可以实现加载应力比的精确调节；温度调节系统由磁感应加热线圈、空气冷却装置、红外测温仪组成，可以实现拉扭试验件温度的精确调节。本发明的优点在于：可用本装置进行不同应力比、不同温度下的超高周拉扭复合疲劳试验。