热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion）是物质因温度变化而产生的长度、体积、密度变化率。一个常温下具有20厘米长度的物体，当温度升高1度时，它就会变成20.001厘米。而随着温度不断升高，物体的长度、体积、密度会不断发生变化。
热膨胀系数的理论研究在19世纪初已经开始，但由于各种因素的影响，其测量难度一直很大。上世纪90年代，我国科技工作者利用国际上最为先进的技术、仪器，对热膨胀系数进行了大量研究，取得了一系列重要的成果，填补了国际上的空白。
在工程领域中，热膨胀系数是很重要的一个参数。因为在高温环境下，各种材料的长度、宽度、厚度都会发生变化，这会对工程设备的性能和安全造成很大的影响。比如汽车发动机、高速列车、航空发动机、核电站反应堆等领域都是需要对热膨胀系数进行精确测量的。