本发明涉及氢气储运设备的制造检测技术，旨在提供一种高压氢气环境下非金属密封件性能的测试方法。该测试方法包括：由底座和压盖构成试验腔体，内置O形圈试样夹持架、变径管和挡圈；在O形圈试样夹持架的侧缘和上表面的凹槽内分别嵌装被测O形圈试样，进行静载暴露试验、循环压力疲劳试验和密封性能测试。本发明试验腔体体积小，用气量小；试验条件可满足非金属橡胶密封件实际服役工况；只需通过改变内部试样架的尺寸即可拓展试样规格参数，保证装置的安全性，降低试验成本，提高试验效率，解决现有非金属密封材料性能测试装置功能单一的问题。