Quá trình phá hủy mỏi xảy ra khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi. Quá trình phá hủy mỏi bắt đầu từ những vết nứt rất nhỏ (vết nứt tế vi) sinh ra từ vùng chi tiết máy chịu ứng suất tương đối lớn. Khi số chu trình làm việc của chi tiết tăng lên thì các vết nứt này cũng mở rộng dần, chi tiết máy ngày càng bị yếu và cuối cùng xảy ra gãy hỏng chi tiết máy.

Hiện tượng phá hủy mỏi được phát hiện ra từ giữa thế kỷ 19 và giới hạn mỏi được coi là một trong những chỉ tiêu tính toán chủ yếu để xác định kích thước chi tiết máy. Thực tiễn sử dụng máy cho thấy khoảng 90% các tổn thất của chi tiết do các vết nứt mỏi gây ra.