疲劳试验可在复合材料结构设计过程中的多个点进行。然而，对小试样水平疲劳试验方法的关注表明，需要继续进行试验方法标准化。
疲劳测试涉及对试样或结构施加循环载荷。与单调测试不同，单调测试中载荷会增加直到失效，而疲劳测试所施加的载荷则在规定的和最小水平之间循环，直到发生疲劳失效，或者直到施加了预定数量的载荷循环为止。如果在规定的加载周期内没有发生故障，则测试结果称为跳动。
使用几种不同的循环应力水平进行的多次疲劳测试的结果通常以交变应力的振幅samp （图1a）与失效循环数n的关系作图，通常称为sn图（图1b）。图中包括的所有疲劳测试均采用相同的加载循环内最小应力与应力之比进行，称为循环应力比或r。对于拉伸-拉伸疲劳测试，通常使用r = 0.1的r比，而对于反向拉伸-压缩疲劳测试，典型的r = -1.0的r比。疲劳试验也被用来研究复合材料和结构的刚度和强度降低，这是由先前的循环载荷引起的。对于这些测定，应在规定循环次数的循环荷载下进行试验，然后进行单调荷载直至失效。