熱重分析儀主要由天平、加熱爐、程序控溫系統、記錄系統等部分組成。最常用的測量原理有兩種，即位移法和零位法。所謂位移法，是根據平衡梁的傾角與質量變化的比例關系，通過差動變壓器等檢測傾角，并自動記錄下來。

零位法是利用差動變壓器法和光學法測量平衡梁的傾角，然后調整安裝在平衡系統中的線圈的電流和磁場，使線圈旋轉恢復原狀。平衡梁的傾角，也就是所謂的零位法。由于線圈旋轉所施加的力與質量的變化成正比，而這個力與線圈中的電流成正比，因此只需測量并記錄電流的變化即可得到質量變化曲線。

熱重測試時，樣品質量m經稱重轉換器轉換成與質量成正比的直流電壓，經稱重放大器放大，送入模/數轉換器，再送入計算機。計算機采集質量并將其轉換為電壓信號，同時采集質量對時間的一階導數（也稱為微分）信號和溫度信號。然后對這三個信號進行數據處理，將處理后的曲線顯示在顯示器上，對該曲線進行數據分析，打印出地圖。

熱重分析儀是一種利用熱重方法檢測物質的溫度-質量變化關系的儀器。具有性能穩定、使用靈活、可靠性高、適用范圍廣等優點。