测定材料尺寸随温度的变化关系。对陶瓷来说，感兴趣的通常是高温段的热膨胀行为。很多材料加热或冷却时的尺寸变化决定了这种材料的用途，加工的尺寸和形状，与其它材料的匹配，以及为最佳工艺条件提供数据。这些工艺条件包括材质成份，可以加工的尺寸和形状以及烧成制度。
操作热膨胀仪时，样品置于一陶瓷样品室中，一端与自由悬挂的传感杆接触，熔融石英管和传感杆通常用于室温到1000℃。若温度接近1400℃或以上，通常选择的材料是高纯氧化铝。样品室置于温度精确变化和控制的炉中，当样品随温度变化伸长或收缩，传感杆将长度的变化(△L)传给线性变化差示传感器的线圈，传感器将位移量(△L)转换成一正比的电压讯号，用X-Y模拟记录仪或A/D转换器记录△L和温度，然后显示在计算机屏幕上，如果这些信息存在计算机中，其数据可使用各种软件程序来分析。
