本发明为一种预紧螺栓高温疲劳试验夹具装置，包括第一夹具、第二夹具、两个第三夹具、待测螺栓、待测螺母；第一夹具和第二夹具为凹形，底面均开有螺栓孔和第一传热孔，且两个夹具的底面相互对接；两个夹具的螺栓孔轴线相互重合，两个夹具的第一传热孔轴线相互重合；待测螺栓穿过螺栓孔与待测螺母连接；第三夹具呈凹形，第一夹具和第二夹具分别各自位于第三夹具的凹腔中；两个第三夹具上对称开有第二传热孔；外部高温炉膛中的气流能够在第一夹具、第二夹具和第三夹具形成的腔体内进行流通。本发明为工程实际中预紧螺栓的高温疲劳试验提供了简单可靠的测试方法，对预紧螺栓的高温低周疲劳设计具有重要的指导作用。