La fatigue thermique est marquée par de nombreuses incertitudes. Le code de dimensionnement de l''industrie nucléaire les prend en compte en introduisant des marges de sécurité empiriques de sorte que le dimensionnement soit rendu conservatif. Toutefois, cette démarche ne permet pas de chiffrer le risque lié aux choix effectués. Il est donc intéressant, dans ce cas, d''introduire un cadre probabiliste global. L''approche probabiliste proposée pour le dimensionnement en fatigue thermique est basée sur le principe du couplage mécano-fiabiliste. Elle est réalisée avec deux modèles, respectivement, dans les domaines temporel et fréquentiel. Le dimensionnement d''un élément de tuyauterie soumis à un gradient de température dû à la circulation d''un fluide est considéré. Les résultats montrent qu''il est possible de mener complètement une analyse de fiabilité en fatigue thermique. Ils mettent en évidence que la dispersion des données d''essais de fatigue et le coefficient d''échange thermique entre le fluide et la structure sont les variables les plus importantes dans la fiabilité.