热胀冷缩是物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性。由于物体内的粒子（原子）运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。
热胀冷缩是一般物体的特性，但水（4°C以下）、锑、铋、镓和青铜等物质，在某些温度范围内受热时收缩，遇冷时会膨胀，恰与一般物体特性相反。因此，水结冰时，冰是先在水面出现。由于铁轨有热胀冷缩的特性，因此铁轨连结时须保持一定的间隙（以防止气温升高时，铁轨因受热膨胀伸长而相互推挤变形），再以鱼尾钣与螺杆将铁轨相互连结起来。