一种套管非均匀外压加载试验装置及方法，包括：橡胶套为轴向中心设有截面为圆形的通道的管状橡胶套，橡胶套套设于一待测的套管外；橡胶套横截面的外周为非圆形的曲面；挤压缸套设于橡胶套外，形成容置高压介质的压力腔；机械封堵装置，密封设置于挤压缸的两端，其中心设有套管孔，套管穿过所述套管孔；橡胶套两端抵顶机械封堵装置的内侧面，且机械封堵装置的套管孔与套管外周壁之间密封设置；外压载荷系统，与挤压缸连通，并向挤压缸内注入高压介质；管端夹持机构用以夹持固定套管的两端；压力检测系统，通过设置于套管外壁的压力传感器检测套管外壁的压力；管端夹持机构固定于试验机架上。从而实现对套管施加非均匀外压下的复合载荷压力试验。