本发明涉及一种双模式原位表征材料亚表面区域的压痕测试方法及测试装置，适用于扫描电镜内原位观测，将试样与楔形压头分别固定于原位测试装置的夹具中，并使试样已抛光一侧位于扫描电镜内电子背散射衍射仪可观测位置与角度，在楔形压头压入试样表面的过程中，通过扫描电镜原位获取压痕接触表面下方区域的形貌变化，同时扫描电镜内的电子背散射衍射仪同步获取压痕接触表面下方区域的晶体结构变化，可进一步计算该区域的晶体取向变化与位错分布，结构简单可操作性强、表征效果好，在扫描电镜内获取压痕接触表面下方区域变形损伤过程，提升对晶体材料微区载荷作用下接触行为的理解。