根據測量原理可分為：

（1）光學熱膨脹儀

光杠桿式膨脹儀

光干涉法膨脹儀：干涉膨脹儀的優點是，光學非接觸、絕對測量、測量準確度高。但造價昂貴、儀器結構及操作都很復雜、溫度不容易超過1000℃，對樣品形狀及表面要求苛刻，不適用于材料的燒結過程的研究。

（2）電測法

①電感式膨脹儀：傳感器是差動變壓器，也稱差動變壓器熱膨脹儀。

②電容式膨脹儀

（3）機械熱膨脹儀

①千分表式膨脹儀。

②頂桿式膨脹儀：頂桿法熱膨脹儀的優點是，使用容易、結構簡單適用各種形狀的樣品等。缺點是，屬于接觸、相對測量方法，需要用標準樣品對系統定標，測長準確度低，但可達到很高溫度，適用于材料的燒結過程的研究。