本发明公开了一种海底管段循环加载监控测试系统，包括试验槽、动力传输装置、数据采集系统、竖向变位装置和实验配件；所述实验配件包括多根直径各不相同的钢管段和铁砂；一根所述钢管段作为被测管段被填土掩埋或直接放置在所述试验槽内，所述被测管段沿所述试验槽的宽度方向设置；在所述被测管段上方设有所述竖向变位装置，所述竖向变位装置与所述动力传输装置连接；所述数据采集系统包括拉压力传感器、深度传感器或千分表、一台动静态应变采集仪、一台计算机和一个摄像头。本发明能够模拟海底管线发生水平向大位移往复运动时，管线运动轨迹与受到地基土体约束力之间相互关系。