熱膨脹儀在一定的溫度程序、負載力接近于零的情況下，測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數關系。熱膨脹儀可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品，廣泛應用于無機陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復合材料等領域。熱膨脹儀可用于控制樣品在燒結過程中以一定的恒定速率收縮，以優化燒結工藝。熱膨脹儀的立式結構特別適用于收縮多于膨脹情況下的陶瓷樣品的測量。

熱膨脹通常是指外壓強不變的情況下，大多數物質在溫度升高時，其體積增大，溫度降低時體積縮小。又由于固體、液體和氣體分子運動的平均動能大小不同，因而從熱膨脹的宏觀現象來看亦有顯著的區別。膨脹系數是為表征物體受熱時，其長度、面積、體積變化的程度，而引入的物理量。它是線膨脹系數、面膨脹系數和體膨脹系數的總稱。

熱膨脹是表征材料物理性能的重要特征量。了解和研究材料的熱膨脹性能是工程設計、材料研究及其應用領域中*的部分。近幾年，世界各國對材料的熱膨脹測試方法進行了大量研究(如瞬態法、干涉法和頂桿法等)，并設計了大量測量裝置(如激光干涉膨脹儀、頂桿膨脹儀、衍射膨脹裝置和顯微膨脹裝置等)。

目前，熱膨脹儀已廣泛應用到金屬、耐火材料、玻璃和陶瓷等各個領域。