通過不同的力學試驗測定金屬材料的各種力學性能判據。金屬在力作用下所顯示的同彈性和非彈性相關的及同應力一應變相關的性能都屬于金屬力學性能。在研制和發展新材料、改進材料質量、金屬制件的設計和使用等過程中，力學性能是最重要的性能指標，是金屬塑性加工產品性能檢驗中不可缺少的檢驗項目。
力學性能試驗一般有拉伸試驗、剪切試驗、壓縮試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、硬度試驗、應力松弛試驗、疲勞試驗等。其中應力松弛試驗和疲勞試驗不屬于材料的常規力學性能檢驗。
拉伸試驗是在拉伸試驗機上用靜拉伸力對試樣進行軸向拉伸，以測量力和相應的伸長(一般拉至斷裂)，測定其相應的力學性能的試驗。拉伸試驗是力學性能試驗中最基本的經典試驗方法。拉伸試驗絕大多數在常溫下進行，只有對在高溫下使用的鋼材要作高溫拉伸性能試驗。
沖擊試驗是一種動態力學試驗。把一定形狀的試樣用拉、扭或彎曲的方法使之迅速斷裂，測定使之斷裂所需要的功Ak，稱為沖擊功。一般認為沖擊試驗是檢驗材料韌性的，所以也叫做沖擊韌性試驗。常用的試驗方法是彎曲沖擊試驗。彎曲沖擊試驗可分為肱梁式和橫梁式。試樣按缺口形狀分有V形、U形和鑰孔形3種。橫梁式沖擊試驗可在不同溫度下進行，是應用最廣泛的一種沖擊試驗方法。
彎曲試驗在工程和建筑上，很多構件和零部件是在彎曲載荷作用下工作的，如橋式起重機橫梁、火車的輪軸、電纜橋架等，需要對這些零件或構件的材料進行彎曲性能評定，因此彎曲力學性能也是生產中常用的一種金屬性能試驗方法。
剪切試驗測定材料在剪切力作用下的抗力性能，是材料機械性能試驗的基本試驗方法之一。主要用于試驗承受剪切載荷的零件和材料，如鍋爐和橋梁上的鉚釘、機器上的銷釘等。剪切試驗在萬能試驗機上進行，試樣置于剪切夾具上，加載形式有單剪和雙剪兩種， 試樣在剪切載荷P作用下被切斷。
壓縮試驗測定材料在靜壓力作用下應力一應變關系的方法。脆性材料在壓力作用下的應力一應變關系不遵守虎克定律，壓碎時單位面積上的力即為抗壓強度。管環壓縮時，根據管環尺寸和管環壓壞時的載荷，算出管環的抗彎強度。
硬度試驗在規定的試驗力下將壓頭壓入材料表面，用壓痕深度或壓痕表面積大小評定其硬度的試驗方法。根據壓頭形狀，硬度試驗分為布氏硬度試驗、洛氏硬度試驗、維氏硬度試驗、肖氏硬度試驗等。硬度試驗方法簡單易行，在某些情況下甚至可以看作是無損檢驗，在試樣很小時還可以在一定程度上代表其他力學性能試驗，得到有價值的參考數據。
應力松弛是在規定溫度下，保持試樣初始變形或位移恒定，測定試樣上應力隨時間而變化的關系。應力松弛試驗分有拉伸應力松弛試驗和彎曲應力松弛試驗。前者用于棒、線材產品的檢驗，后者用于管材產品的檢驗，如預應力混凝土用的熱處理鋼筋、鋼絲繩等。
疲勞試驗是金屬試樣在一定的條件下承受某一類循環應力的恒負荷幅，測定試樣的疲勞強度、疲勞極限或疲勞壽命的試驗方法。疲勞試驗在專門的疲勞試驗機上進行。疲勞試驗根據試樣受力方式之不同，可分為彎曲疲勞試驗、軸向(拉或壓)疲勞試驗、扭轉疲勞試驗和復合疲勞試驗，其中最常用的是軸向疲勞試驗。疲勞試驗用于航空材料、軸承材料、海洋船舶材料、石油化工材料等的性能研究和檢驗。