与静态载荷情况相比，在随机变化载荷或循环载荷作用下，材料和结构的力学响应可以有多方面的明显差别。例如，在循环应力远小于强度极限的情况下，材料也可能逐渐损伤和破坏；在疲劳破坏前，即使对于延性很好的材料，也可能没有显著的残余塑性变形。当随机载荷或循环载荷的变化幅值达到某一临界值后，材料的性能会随着载荷的循环次数逐渐劣化，并有可能导致最终的失效或破坏，该临界值称为疲劳极限。除了循环应力外，还有诸多因素会影响疲劳损伤的发展，因而疲劳损伤还可以进一步分为低温疲劳、高温疲劳、蠕变疲劳、腐蚀疲劳、声疲劳、冲击疲劳、接触疲劳、微动疲劳等，这些疲劳损伤在工程中都颇为常见。

对于不同的材料性质和循环载荷模式，疲劳损伤会呈现多种不同的破坏形式。如果伴随着循环加载，塑性变形越来越大，塑性变形和损伤累积到一定程度后将造成材料的断裂，这种破坏形式称为累积塑性破坏。由于塑性变形在每个循环中的累积类似于棘轮运动，因此这种破坏形式也称为棘轮破坏。如果在循环载荷下在同一部位不断出现相反方向的塑性变形，虽然随着加载历史的进行，总的塑性变形未显著增大，但是塑性功和损伤仍然不断累积，并导致材料破坏，这种损伤破坏形式称为交变塑性破坏。

在某一恒定的循环应力（或应变）载荷作用下，材料发生疲劳损伤破坏时的载荷循环次数，称为疲劳寿命。循环应力载荷幅值与寿命之间的关系曲线，也被称为循环应力-寿命曲线，简称S-N曲线。工程中循环应变-寿命曲线也有应用。根据疲劳寿命，可以分为高周疲劳和低周疲劳。一般认为，如果在破坏之前所经历的载荷循环次数大于，称为高周疲劳；如果达到疲劳寿命时的循环次数小于，称为低周疲劳。

在疲劳损伤力学中，常常将载荷的循环次数或服役时间作为寿命预测的度量，损伤随着载荷循环次数（或时间）而累积。在连续介质损伤力学中，疲劳损伤有两种常用的定义：其一是用服役寿命定义，例如一种最简单的、基于线性损伤累计法则的损伤因子定义为，其中是总寿命，是已经历的载荷循环次数；其二是用有效应力定义。

一般情况下，疲劳损伤演化是非线性的，依赖于循环的最大应力、平均应力、损伤因子、温度等因素，因此损伤演化方程可表示为：

式中为待定函数，由实验等方法确定。此外，弹性模量、声传播速度等参数也可以作为疲劳损伤变量。

除了预测工程结构的疲劳寿命外，疲劳损伤理论也被用于研究裂纹的疲劳扩展问题。疲劳裂纹扩展过程涉及复杂的细微观机理，如位错发射、微裂纹的形核与扩展，裂纹尖端往往伴随着小范围的塑性变形，疲劳裂纹扩展的过程实际上是裂纹尖端塑性区和损伤区演化和运动的过程。

在航空、机械等的破坏事故中，很大比例（80％以上）是由于材料的疲劳损伤引起的，尤其是对于金属构件，疲劳损伤是最常见的破坏机制。因此，疲劳损伤理论在航空航天、机械、汽车、桥梁、化工等领域有着十分广泛的应用。