本实用新型公开了一种复合载荷材料力学性能原位测试装置，包括：底座；一对牵拉结构，其相对设置，所述牵拉结构包括牵拉柱、一对螺纹柱，一对螺纹柱在动力电机驱动下同步转动，所述螺纹柱的上段和下段均设置外螺纹且规格一致但方向相反，所述螺纹柱的上段和下段均螺接有一转动螺母，所述转动螺母向横向内侧延伸一水平夹持部；拉伸结构，其包括导向槽、一对动力气缸，所述牵拉柱的下部的水平部的外侧面与所述动力气缸的活塞杆固接。本实用新型能够对具有复杂性面的钣金类零件进行拉伸性能的力学测试，预测分析材料的寿命和可靠性，为材料的服役性能提高良好的保障。