疲勞試驗機通常在1Hz到5Hz頻率范圍內進行往復運動。
對于啞鈴狀試樣，不論所施加應變的大小，試驗機所具有的夾具都應能將試樣夾緊并防止滑動。
對于環形試樣，試驗機的適當位置應有兩對輥子，一對被固定在機身上，另一對固定在往復部件上。為減小摩擦力，輥子應使用不銹鋼或鍍鉻鋼材料制造，并被拋光，安裝有自動轉動的滾珠軸承座圈。裝配輥子使試樣在整個試驗過程中被安全地固定在適當位置上。
試驗機的沖程、固定夾具或輥子的位置應是可調的，以適應一系列的試驗應變。在所有的情況下，試樣在每一個循環周期都應松弛到零應變。
固定用的夾具或輥子宜安裝接觸式或其他方式的計數裝置，以記錄每個試樣斷裂時的循環次數。
如果需要測量循環中的最大應力，則應設有手動或自動的負荷測量裝置。對環狀試樣，如果配備有負荷-伸張自動測量裝置，則可在試驗條件下測量應力-應變性能和應變能密度。
對于啞鈴狀試樣，可用另一種方法，即使用普通的拉力試驗機分別測量其應力-應變性能。