本发明公开了一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法，该系统包括电液伺服双轴加载装置、微动疲劳加载装置、液压油源、电控系统以及上位机；所述电液伺服双轴加载装置设置有试验机承力框架、水平导轨、水平轴作动器和垂直轴作动器；所述微动疲劳加载装置设置有微动垫的水平加载装置、试件的垂直加载装置以及摩擦力采集装置。本发明可实现微动疲劳试验过程中法向载荷的实时控制，从而实现不同波形的交变法向载荷与交变远端载荷双轴比例与非比例加载条件下的微动疲劳试验，同时可对微动疲劳试验过程中微动垫和试件间的摩擦力、摩擦系数等微动关键参数进行实时测量和采集。