疲勞問題的產生可追溯到19世紀初葉，產業革命以后，隨著蒸汽機車和機動運載工具的發展以及機械設備的廣泛應用，運動部件的破壞經常發生。破壞往往發生在零部件的截面突變處。破壞處的名義應力不高，低于材料的強度極限，有時還低于屈服極限。
   從19世紀70年代到90年代，Gerber W.（格伯）研究了平均應力對疲勞強度的影響，提出了Gerber拋物線方程，英國人Goodman J.（古德曼）提出了的簡化直線—Goodman圖。1884年Bauschinger J.（包*）在驗證Whler疲勞試驗時，發現了在循環載荷下彈性極限降低的“循環軟化”現象，引入了應力—應變遲滯回線的概念。但他的工作當時人們并不重視，直到1952年Keuyon（柯楊）在做銅棒試驗時才把它重新提出來，并命名為“包*效應”。
   20世紀初葉，開始使用金相顯微鏡來研究疲勞機制。1903年Ewing J.A.（尤因）和Humfery J.C.W.（漢弗萊）在單晶格鋁和多晶格鐵上發現了循環應力產生的滑移痕跡，指出了疲勞變形是由于與單調變形相類似的滑移所產生。1910年Bairstow（拜爾斯托）研究了循環載荷下應力—應變曲線的變化，測定了遲滯回線，建立了循環硬化與循環軟化的概念；并且還進行了程序疲勞試驗。在此時期，英國人Gough H.J.（高爾）在疲勞機制的研究上做出了很大貢獻；他還進行了彎—扭復合疲勞試驗，研究了彎—扭復合應力下的疲勞強度；并在倫敦出版了一本巨著《金屬疲勞》。
 用概率統計方法處理疲勞試驗數據是從20世紀40年代開始的。1949年Weibull W.（威布爾）發表了對疲勞試驗數據進行統計處理的方法。1959年Pope J.A.（波普）指出疲勞壽命服從對數正態分布。20世紀60年代開始將統計學應用于疲勞試驗和疲勞設計，1963年美國材料試驗學會（ASTM）上午E9委員會總結了這方面的研究成果，發表了《疲勞試驗與疲勞數據的統計分析指南》（ASTM STP91A）一書。
   20世紀60年代，隨著大規模集成電路的出現，研制出了能夠模擬零部件服役載荷工況的隨機疲勞試驗機。20世紀70年代，國外已廣泛使用電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗裝置來進行隨機疲勞試驗。20世紀90年代，已經出現了上下位機結構的全數字的伺服控制器，閉環控制計算速率達到了6kHz，數據傳輸采用100Mb以太網卡（Ethernet），可以完成控制模式的平滑無擾切換、多通道的協調加載以及各種工況譜的實驗室再現。