El fallo por fatiga, generado por un estado de estrés aleatorio multiaxial local, ocurre con frecuencia en muchos campos de la ingeniería. Por lo tanto, es habitual realizar pruebas de vibración experimentales para una evaluación de la durabilidad estructural. A lo largo de los años, se han propuesto diversas metodologías de prueba, que difieren en términos de las máquinas de prueba, la geometría de las muestras y el tipo de excitación. El objetivo de este artículo es describir un nuevo procedimiento de prueba para pruebas de fatiga aleatoria multiaxial. En particular, el artículo presenta el montaje experimental, el procedimiento de prueba y el procedimiento de análisis de datos para obtener la estimación de la vida útil de fatiga aleatoria multiaxial. La originalidad de la metodología propuesta radica en el montaje experimental, que permite realizar pruebas de fatiga multiaxial con diferentes relaciones de estrés normal a cortante, eligiendo el rango de frecuencia adecuado, utilizando un excitador uniaxial. El sistema está compuesto por una muestra diseñada especialmente, sujeta a un vibrador uniaxial. En la punta de la muestra, se coloca una masa en forma de T, que genera un estado de estrés multiaxial ajustable. Además, mediante un modelo de elementos finitos, se estima la respuesta dinámica del sistema y el estrés en la sección de la muestra con muescas. El modelo se valida a través de una prueba de base de aceleración armónica. Las pruebas experimentales validan las simulaciones numéricas y confirman la presencia de carga acoplada de flexión-torsión.