Kappaleet laajenevat lämmetessään joka suuntaan. Tangolla on pituutta paljon enemmän kuin leveyttä tai syvyyttä, ja siksi ohuessa tangossa laajeneminen havaitaan lähinnä pituussuunnassa. Jos kappale muistuttaa enemmän kuutiota kuin lankaa, lämpölaajeneminen on samankaltaista joka ulottuvuudessa. Tällöin kaikissa suunnissa tapahtuvat pituuden muutokset on otettava huomioon. 

Nesteillä ei ole pituutta, leveyttä tai syvyyttä, vaan ne mukautuvat astian muotoon. Jos nesteen lämpölaajeneminen on voimakkaampaa kuin astian, havaitaan lämpölaajeneminen pinnan nousuna. Täysinäinen ja suljettu nesteastia voi rikkoontua, kun neste laajenee astian kuorta voimakkaammin. Ellei säiliön lämpölaajeneminen ole tunnetusti merkityksetöntä, se on otettava huomioon nesteen lämpölaajenemista tutkittaessa. 

Kaasut laajenevat nesteitäkin voimakkaammin lämmetessään. Tilanne on niiden osalta kuitenkin monimutkaisempi kuin kiinteiden aineiden ja nesteiden, koska kaasuja voi puristaa kokoon. Kaasujen tilavuuden muutoksia tarkastellaan luvussa Kaasujen tila ja tilanmuutokset.