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。常用的測量的原理有兩種，即變位法和零位法。所謂變位法，是根據天平梁傾斜度與質量變化成比例的關系，用差動變壓器等檢知傾斜度，并自動記錄；零位法是采用差動變壓器法、光學法測定天平梁的傾斜度，然后去調整安裝在天平系統和磁場中線圈的電流，使線圈轉動恢復天平梁的傾斜，即所謂零位法。由于線圈轉動所施加的力與質量變化成比例，這個力又與線圈中的電流成比例，因此只需測量并記錄電流的變化，便可得到質量變化的曲線。

　　熱重分析儀對五水硫酸銅（CuSO4·5H2O）的分析舉例：

　　五水合硫酸銅晶體失水一共分三步，先失去配位鍵與銅離子結合的水分子，溫度為102℃。

　　兩個與銅離子以配位鍵結合，并且與外部的一個水分子以氫鍵結合的水分子隨溫度升高而失去，大致溫度為113℃。

　　最外層水分子最難失去，因為它的氫原子與周圍的硫酸根離子中的氧原子之間形成氫鍵，它的氧原子又和與銅離子配位的水分子的氫原子之間形成氫鍵，總體上構成一種穩定的環狀結構，破壞這個結構需要比較高的能量。失去最外層水分子需要的溫度為258℃。