Tepelná dilatace kolejnic je způsobená tepelnou roztažností oceli. Každá látka se při rostoucí teplotě roztahuje a při klesající teplotě smršťuje. Výjimek je málo, např. voda se při určitých teplotách při ochlazování naopak roztahuje. Proto také led plave na vodní hladině, viz tepelná anomálie vody. Nyní mluvme o "normálních" materiálech, které se vždy při zahřívání roztahují. Změna teploty však u různých látek způsobuje různé prodloužení (nebo smrštění).