Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Ermüdungsmechanismen eines niedriglegierten martensitischen Vergütungsstahls 50CrMo4 im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen. Niedriglegierte Vergütungsstähle finden im allgemeinen Maschinenbau und im Fahrzeugbau eine weite Verbreitung. Diese Werkstoffgruppe zeichnet sich unter anderem aus durch die moderaten Beschaffungskosten und die Möglichkeit die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften individuell an den Einsatzzweck anzupassen. Für eine sichere Auslegung der Bauteile ist die Kenntnis über die Ermüdungsmechanismen bei hohen Lastspielzahlen von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit sind Ermüdungsversuche unter Berücksichtigung der Werkstofffestigkeit und des Frequenzeinflusses durchgeführt worden. Versuchsbegleitende in-situ-Methoden wie die Thermographie oder die Rasterelektronenmikroskopie ermöglichen eine frühzeitige Detektion der Ermüdungsschädigung. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Schädigungsmechanismen eines Werkstoffes sehr stark vom Wärmebehandlungsprozess, der Verteilung der Legierungselemente, der Prüffrequenz und dem kritischen Probenvolumens abhängig sind.