Lämpölaajeneminen havaitaan monessa muussakin tilanteessa kuin lämpötilan mittauksessa. Usein lämpölaajeneminen on haitallinen ilmiö, jonka vaikutukset täytyy minimoida. Esimerkiksi teräspalkeista tai betonista rakennettu silta venyy lämmetessään ja kutistuu jäähtyessään. Sillan rakenteisiin on jätettävä joustavia saumoja, jotta rakenteet eivät rikkoonnu lämpölaajenemisen takia. Sama koskee myös muita suuria rakenteita.

Joustavia saumoja tarvitaan myös eri materiaaleja yhdistettäessä, jos toinen materiaaleista laajenee enemmän kuin toinen. Esimerkiksi alumiinista valmistettu ikkunankarmi laajenee lämmetessään enemmän kuin ikkunalasi. Joustamaton sauma aiheuttaisi ongelmia.

Jotkin aineet käyttäytyvät lämmetessään ja jäähtyessään poikkeavasti. Hyvä esimerkki poikkeavasta lämpölaajenemisesta on vesi. Veden lämpötilan noustessa neljästä asteesta ylöspäin vesi laajenee. Vesi kuitenkin laajenee myös lämpötilan laskiessa neljästä asteesta kohti jäätymispistettä. Siten vesi vie vähiten tilaa neliasteisena, jolloin sen tiheys on suurin. Tällä on keskeinen merkitys maapallon vesistöille. Jos vesi olisi tiheimmillään nolla-asteisena, jäätymispisteessä oleva vesi vajoaisi vesistöissä pohjalle ja jäätyminen alkaisi pohjasta. Eläinten ja kasvien selviytyminen vesistöissä hankaloituisi.

Kuvasarja kertoo, että kesällä vesistö lämpiää pinnalta. Lämmin vesi pysyy pinnalla ja kylmä tiheämpi vesi vajoaa pohjalle. Syksyllä vesistö jäähtyy pinnalta, ja neliasteiseksi jäähtyvä vesi vajoaa kohti pohjaa. Jos jollain syvyydellä on jäljellä lämpimämpää vettä, se nousee pintaan. Kun koko vesistö on jäähtynyt neljään asteeseen, pintavesi jäähtyy lisää. Alle neliasteiseksi jäähtyvä vesi on neliasteista harvempaa, joten se jää pinnalle ja ennen pitkää jäätyy. Jääkansi toimii eristeenä ja hidastaa vesistön jäähtymistä.

Lämpölaajeneminen on havaittavissa myös koko maapalloa koskevissa kysymyksissä. Maapallon ilmaston lämmetessä merien lämpötila nousee. Mannerjäätiköiden sulamisen lisäksi myös merien lämpölaajeneminen nostaa merenpintaa. Lämpölaajenemisen vaikutuksen suuruutta ei ole vielä saatu tarkkaan selvitettyä, mutta monet trooppisen alueen saaret ja rannikkokaupungit ovat vaarassa joutua veden peittoon.