材料的热膨胀系数是材料的一个非常重要的物理特性。几乎任何工业设计都必须考虑材料的温度特性，而膨胀系数就是温度特性的重要方面（其它，如电阻温度系数、强度、硬度、刚度随温度变化的特性以及一些半导体的温度特性等）。其意义举几个例子：1.根据材料的热膨胀，可以测量温度，例如：液体温度计或根据两种不同材料的热膨胀系数不同可以制造双金属温度计2.当零件的工作温度与制作加工温度不同时，设计时必须考虑其热膨胀系数，比如工作在高温环境下的机器零件，加工时一般是在常温下，设计时必须考虑留出热膨胀余量3.有些零件要求工作时紧密配合，可以根据其热膨胀系数，安装时加以冷冻，使之缩小，安装完毕，恢复常温，就会得到非常巨大的紧力。4.即使是工作在常温下的设备，也必须考虑其热膨胀系数的影响，例如：常见的铁轨都是露天安装，夏天和冬天可能有40到60摄氏度的温差，所以，过去的铁轨每两节之间必须留出胀缩缝。总之，类似利用温度或防止温度变化影响零件工作的都必须考虑材料的热膨胀影响。
