1、根據測量方法分類：
線膨脹儀，是指在程序控溫和可忽略應力下，測量試樣長度與溫度關系的儀器。
體膨脹儀，是指在程序控溫和可忽略應力下，測量試樣體積與溫度關系的儀器。
2、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
②千分表式膨脹儀
③頂桿式膨脹儀：頂桿法是一種經典方法，采用機械測量原理，即將試樣的一端固定在支持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來，并被測量。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。