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  金屬疲勞在日常生活中隨處可見,例如將鐵絲或迴紋針反覆折拗幾次後便會斷裂。  疲勞現象發生於物件反覆受應力時,可大致分為三階段: 若應力超過一定閾值,在高應力集中點會形成微小裂縫(應力集中點包括:表面刮痕、尖銳填角、鍵槽、缺口等),接者,隨著每次的迴圈應力,裂縫逐漸擴張。最後一旦裂縫達到一臨界尺寸,裂縫將快速擴充套件,物件斷裂。物件設計的形狀會顯著地影響疲勞壽命, 例如,方孔和尖角凹槽會提高區域性應力,裂縫較容易產生。相反地,若改成圓孔和圓滑凹槽,裂縫較不容易產生。  這種現象不限於固體金屬,許多固體材料也都有這種現象發生。

  美國材料和試驗協會 定義 疲勞壽命 (N) 為某規定應力下,一材料試片破損所需應力迴圈數。 某些材料, 特別是鋼、鈦合金,低於一應力振幅之下不會疲勞破損,稱為疲勞極限.

  

  一般以 S-N 曲線(亦稱為烏勒曲線)分析材料的疲勞特性,縱軸為迴圈應力震幅(Stress),橫軸為應力週期數對數值(cycle)。  材料的疲勞性質可在實驗室模擬取得資料,根據實際情況調整應力,並記錄達到破裂所需的施力週期次數(此種測試英文名為coupon testing)。最簡單的測試為正弦週期張應力-壓應力。每次測試產生一資料點,但往往相同應力下,同一批試片所測得週期數會有差異,所得離散的資料需統計分析,以繪製所需的S-N 曲線。
疲勞一詞在材料科學領域, 意指物件因持續受到動態變化的應力而造成結構劣化。引起疲勞的動態變化應力通常遠小於靜態的極限拉伸應力或極限屈變應力。疲勞是漸進且區域性的結構損壞過程,由於長時間日積月累而產生,所引起的破裂往往在毫無預警的情況下發生,可能直接導致事故(例如空難)的發生,因此相關的預防、檢查、處理格外重要。