马歇尔试验的基本概念最早是由密西西比公路局的Bruce Marshall在1939年左右提出的，后经美国陆军进一步完善。在二战期间，美国陆军工程兵团（USCOE）开始评价不同的热拌沥青混合料（HMA）设计方法，以用于军用机场道面设计。马歇尔试验是确定沥青混合料最佳油石比的试验。其试验过程是对试件在规定的温度和湿度等条件下标准击实，测定沥青混合料的稳定度和流值等指标，经一系列计算后，分别绘制出油石比与稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度的关系曲线，最后确定出沥青混合料的最佳油石比。