本发明属于圆柱滚子轴承分析技术领域，涉及一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法，包括试验台、驱动装置、气浮径向加载装置、轴承轴向定位装置、振动测量装置、摩擦力矩测量装置和计算机电脑，驱动装置用于驱动轴承转动，所述气浮径向加载装置用于对轴承提供气浮径向加载，轴承轴向定位装置用于对轴承进行轴向定位。本发明通过气浮径向加载装置能够对轴承提供气浮径向加载，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和振动测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的振动大小，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和摩擦力矩测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的摩擦力矩大小，从而实现了对圆柱滚子轴承进行摩擦力矩及振动的测量。