膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹原理制成的溫度計，主要有固體膨脹式、液體膨脹式和壓力式溫度計三種。

固體膨脹式溫度計將兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片焊制成一體，構(gòu)成雙金屬片溫度計。雙金屬溫度計的工作原理是把兩片膨脹系數(shù)差異很大的金屬片焊在一起。當(dāng)溫度變化時，差異很大的膨脹系數(shù)造成了不同的膨脹和收縮，致使金屬片產(chǎn)生彎曲變形。根據(jù)不同的變形而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動量，轉(zhuǎn)動量帶動連接的轉(zhuǎn)軸和另一端的指示針，指示出了溫度。

壓力式溫度計是利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)的壓力隨溫度變化的性質(zhì)，通過測量工作介質(zhì)的壓力來判斷溫度值的一種機械式儀表。壓力式溫度計利用氣體、液體或低沸點的液體作為感溫介質(zhì)，這些物質(zhì)的特點是熱膨脹系數(shù)較大，將這些物質(zhì)充填于以溫包、毛細管和彈簧管所組成的密封系統(tǒng)內(nèi)。以溫包作為測量端，當(dāng)溫包內(nèi)介質(zhì)受到溫度作用后，密封系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生變化，引起彈簧管曲率的變化，使得彈簧管自由端發(fā)生位移，通過連桿和傳動機構(gòu)帶動指針在表牌上指示出相應(yīng)的溫度值 。

液體膨脹式溫度計中最常見的液體膨脹式溫度計是玻璃管式溫度計。 玻璃棒溫度計是利用感溫液體受熱膨脹的原理進行溫度測量的。玻璃棒溫度計的示值不僅決定于感溫液體體積的變化，還受到玻璃棒溫度計的玻璃感溫泡容積變化的影響，但由于感溫液體的膨脹系數(shù)大于玻璃的膨脹系數(shù)許多倍，因此，實際上，該種溫度計是由感溫液體體積變化沿著毛細管移動而顯示溫度值的。