本发明公开了一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统及其测试方法，包括：设置于有机玻璃环境箱中的水稳碎石基层试件，夹持装置用于夹持并支撑水稳碎石基层试件；加载装置包括试验台和双轨压力头，试验台用于承放有机玻璃环境箱，双轨压力头悬置于试验台上方，且双轨压力头与水稳碎石基层试件的承压面抵接以用于给水稳碎石基层试件提供载荷；测量子系统用于获取水稳碎石基层试件的表面散斑和放射性影像并将表面散斑和放射性影像传输至数据处理子系统；传感子系统用于获取水稳碎石基层在损伤连续测试过程中的测试数据并将测试数据传输至数据处理子系统；数据处理子系统连接测量子系统和传感子系统，以用于处理表面散斑、放射性影像和测试数据。