Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính tỷ lệ thay đổi độ dài dọc theo một chiều của một thanh vật liệu rắn cho mỗi độ thay đổi của nhiệt độ:

α = 1 L ∂ L ∂ T {\displaystyle \alpha ={1 \over L}{\partial L \over \partial T}}

với L là chiều dài của thanh theo chiều đã định.

Với vật liệu đẳng hướng, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính xấp xỉ bằng 1/3 hệ số giãn nở nhiệt thể tích.

α ≈ β 3 {\displaystyle \alpha \approx {\beta \over 3}}