材料疲劳是一种结构在循环载荷作用下出现失效的现象。即使材料受到的应力远低于材料的静态强度，也可能会发生这种类型的结构损伤。疲劳是造成机械结构失效常见的原因。
组件在反复载荷作用下导致失效的过程，可以分为三个阶段：
在多次循环作用下，材料损伤在微观层面不断发展，直到形成宏观裂纹。
在每次循环中，宏观裂纹都会不断增长，直至达到临界长度。
当出现裂纹的组件无法继续承受峰值载荷时，就会发生断裂。
在某些应用中，我们无法观察到第二阶段的变化。这种情况下，裂纹在微观尺度上增长，导致组件突然失效。
后两个阶段的细节通常属于断裂力学领域的研究内容。疲劳这一术语主要适用于阶段。然而，这些学科之间存在一些重叠，测得的疲劳循环次数往往还包含后两个阶段。由于组件的大部分寿命都消耗在了出现宏观裂纹之前，因此，大多数设计方案都会尽可能避免出现此类损伤。
金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法、升降法、高频振动试验法、超声疲劳试验法、红外热像技术疲劳试验方法等。