膨胀式温度计是利用物体受热膨胀原理制成的温度计，主要有固体膨胀式、液体膨胀式和压力式温度计三种。

固体膨胀式温度计将两种线膨胀系数不同的金属片焊制成一体，构成双金属片温度计。双金属温度计的工作原理是把两片膨胀系数差异很大的金属片焊在一起。当温度变化时，差异很大的膨胀系数造成了不同的膨胀和收缩，致使金属片产生弯曲变形。根据不同的变形而产生不同的转动量，转动量带动连接的转轴和另一端的指示针，指示出了温度。

压力式温度计是利用密闭容积内工作介质的压力随温度变化的性质，通过测量工作介质的压力来判断温度值的一种机械式仪表。压力式温度计利用气体、液体或低沸点的液体作为感温介质，这些物质的特点是热膨胀系数较大，将这些物质充填于以温包、毛细管和弹簧管所组成的密封系统内。以温包作为测量端，当温包内介质受到温度作用后，密封系统内的压力发生变化，引起弹簧管曲率的变化，使得弹簧管自由端发生位移，通过连杆和传动机构带动指针在表牌上指示出相应的温度值 。

液体膨胀式温度计中最常见的液体膨胀式温度计是玻璃管式温度计。 玻璃棒温度计是利用感温液体受热膨胀的原理进行温度测量的。玻璃棒温度计的示值不仅决定于感温液体体积的变化，还受到玻璃棒温度计的玻璃感温泡容积变化的影响，但由于感温液体的膨胀系数大于玻璃的膨胀系数许多倍，因此，实际上，该种温度计是由感温液体体积变化沿着毛细管移动而显示温度值的。