本发明公开了一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，包括低温试验箱（1）、试验支架（2）、箱盖（3）和疲劳试验组件；箱盖罩盖在低温试验箱顶部开口处，试验支架设在低温试验箱内，试验支架上端贯穿箱盖并延伸至低温试验箱上方；若干组疲劳试验组件设在试验支架上，若干组疲劳试验组件夹持在碳纤维叶片上；低温试验箱内壁上环向设有液氮管路（11），液氮管路上设有若干个出液口（12）且面向疲劳试验组件，使碳纤维叶片浸没在液氮中，液氮管路的进液口（13）贯穿低温试验箱并外接液氮供给设备。本发明能真实模拟碳纤维叶片在低温工作环境下的叶身表面柔性载荷，满足压缩机碳纤维叶片的单截面、多截面、同步载荷、异步载荷等试验要求。