Dilatometreler, genellikle bir örneğin sıcaklık altında boyutsal değişimini ölçer. Cihaz, malzeme örneği üzerine belirli bir sıcaklık aralığında ısı uygulayarak, malzemenin uzama veya büzülmesini hassas bir şekilde kaydeder. Cihaz, malzemenin sıcaklık ile değişen boyutsal değişimini ölçerken, genellikle bir sensör aracılığıyla bu ölçümleri kaydeder. Sıcaklık arttıkça çoğu malzeme genleşir, soğudukça ise büzülür.