熱重分析法的主要應用是精確測定幾個相繼反應的質量變化。質量變化的大小與直接所進行反應的特定化學計量關系有關。所以，可以對已知樣品組成的試樣進行精確的定量分析，此外通過熱重量曲線還能推斷樣品的磁性轉變(居里點)、熱穩定性、抗熱氧化性、吸附水、結晶水、水合及脫水速率、吸附量、干燥條件、吸濕性、熱分解及生成產物等質量相關信息。

熱重分析儀主要由天平、爐子、程序控溫系統、記錄系統等幾個部分構成。其測試的原理主要分為兩種，即變位法和零位法。工作原理是在一定的溫度程序運作下，爐內可通以不同的動態氣氛或在靜態氣氛下進行測試，在測試過程中樣品支架下部連接高精度天平隨時感知樣品當前的重要，并將數據傳送到計算機，由計算機畫出樣品重量對溫度/時間的曲線。

熱重分析儀廣泛應用于塑料、橡膠、涂料、藥品、催化劑、無機材料、金屬材料與復合材料等各領域的研究開發、工藝優化與質量監控。

1、金屬與氣體反應的測定。金屬和氣體的反應是氣相-固相反應，可用熱重量分析測定反應過程的質量變化與溫度的關系，并可作反應量的動力學分析。

2、在地質方面的應用。礦物的熱重曲線會因其組成、結構不同而表現出不同的特征。通過與已知礦物特征曲線進行起始溫度、峰溫及峰面積等的比較便可鑒定礦物。

3、在高分子材料中的應用。熱重量分析可以評價聚烯烴類、聚鹵代烯類、含氧類聚合物、芳雜環類聚合物、單體、多聚體和聚合物、彈性體高分子材料的熱穩定性。

4、在環境監測方面的應用。比如測定環境中的各種變化，如廢棄物的脫水、分解、降解等等。與其他技術結合測定空氣中懸浮顆粒中碳元素和可溶、難溶有機物的總量等。

5、在藥品方面的應用。通過熱重分析儀對藥品進行熔點、沸點確定及純度的檢驗。

6、熱失重分析與其他方法聯用應用。熱失重分析與其他非熱分析方法聯用，應用更為廣泛。比如，將熱失重分析儀與質譜或者紅外光譜儀聯用，能夠在線分析在溫度變化過程中產生氣體的性質，表征物質的種類。