膨脹溫度計是根據物體的熱膨脹原理制造的溫度計。主要有三種類型：固體膨脹，液體膨脹和壓力膨脹溫度計。

固體膨脹溫度計將兩個具有不同線性膨脹系數的金屬箔焊接到主體中，以形成雙金屬片溫度計。雙金屬溫度計的工作原理是焊接兩個膨脹系數非常不同的金屬板。當溫度變化時，非常不同的膨脹系數會導致不同的膨脹和收縮，從而導致金屬板彎曲和翹曲。根據不同的變形，會發生不同的旋轉量，旋轉量會驅動連接軸和另一端的指示器螺栓指示溫度。

壓力膨脹溫度計是一種機械儀器，利用封閉空間中工作介質的壓力特性隨溫度變化，并通過測量工作介質的壓力來判斷溫度值。壓力式溫度計使用低沸點氣體、液體作為溫度感應介質。這些材料的特征在于大的熱膨脹系數。這些材料包裝在由熱球，毛細管和彈簧管組成的密封系統中。溫度燈泡用作測量端。當燈泡中的介質受到溫度影響時，密封系統中的壓力會發生變化，從而導致彈簧管的曲率發生變化，從而導致彈簧管的自由端發生移動，指針通過連接件在手表上致動桿和傳動機構。相應的溫度值顯示在銘牌上。

液體膨脹溫度計中最常見的液體膨脹溫度計是玻璃管溫度計。玻璃棒溫度計使用對溫度敏感的液體的熱膨脹原理來測量溫度。玻璃棒溫度計的指示值不僅由熱敏液體的體積變化決定，而且還受玻璃棒溫度計的熱敏玻璃泡體積變化的影響。熱敏液體的膨脹系數比玻璃的熱膨脹系數高出許多倍，在電流之上，這種溫度計通過熱敏液體的體積變化顯示出溫度值沿著毛細管移動。