Las características de crecimiento y evolución de la grieta son de gran importancia para estudiar el mecanismo de fallo del macizo rocoso y valorar la estabilidad de la cavidad. En este estudio, para obtener los parámetros mecánicos y las características de propagación de la grieta macroscópica externa de la arenisca roja, se llevaron a cabo ensayos de compresión triaxial. A partir de los resultados experimentales, se estableció un modelo numérico mediante la calibración razonable de los parámetros con el software PFC3D. Se simularon los procesos de propagación de grietas internas y externas de la arenisca roja bajo compresión triaxial. Además, para verificar los resultados de la simulación, se utilizaron las tecnologías de escaneo CT y reconstrucción tridimensional para observar el estado de la grieta interna de las muestras. Los resultados mostraron que los fallos de las grietas internas se produjeron primero en el extremo de la muestra de roca. A continuación, las microfisuras continuaron acumulándose y expandiéndose bajo la acción combinada de la tensión axial y la presión de confinamiento. Las microfisuras acumuladas convergieron finalmente para formar un fallo de cizallamiento oblicuo macroscópico. Basándose en el tratamiento de homogeneización y en una calibración razonable de los parámetros, los procesos de expansión y evolución de las grietas internas y externas de la roca fueron simulados por el modelo PFC3D y los resultados de la simulación son consistentes con los resultados obtenidos en el ensayo de compresión triaxial y en el escaneo CT. El modo de macro y microfalla de la propagación de la grieta del espécimen profundiza la comprensión del mecanismo de falla de la roca. El método de simulación de homogeneización PFC3D proporciona un nuevo método factible para estudiar el modo de macro y microfalla de la propagación de grietas internas y externas de la roca bajo compresión.