Per qualsiasi corpo che subisce un aumento della propria temperatura si verfica anche un aumento del volume occupato, come conseguenza della maggior oscillazione degli atomi costituenti. Per corpi allungati questo fenomeno è particolarmente evidente osservandone la variazione della lunghezza con la temperatura. Il dilatometro lineare è composto da una barra metallica vincolata ad uno degli estremi. All'altro estremo è collegata, attraverso un leveraggio, una lancetta indicatrice sovrapposta ad una scala graduata. Quando la barra metallica viene riscaldata si espande, aumentando anche la lunghezza e provocando quindi la rotazione dell'indicatore.