El coeficiente de dilatación (o más específicamente, el coeficiente de dilatación térmica) es el cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente cambia de temperatura sufriendo una dilatación térmica.

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares o entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse;[1]​ este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente expresado en unidades de °C):.

Por lo general, como ya se ha apuntado, los sólidos se dilatan al calentarlos y se contraen al enfriarse. Se suele suponer que el coeficiente de dilatación térmica es constante (es decir, que su valor no varía con la temperatura), lo que implica asumir que existe una relación lineal, de proporcionalidad, entre los incrementos de temperatura y los incrementos de longitud. Esto no es estrictamente cierto, aunque para un gran número de aplicaciones es una aproximación aceptable.

Para los sólidos, el coeficiente de dilatación más utilizado es el coeficiente de dilatación lineal α.

Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura, como:.

El símbolo para este coeficiente suele ser la letra griega alfa o la letra lambda .

En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico o , que viene dado por la expresión:.

Para sólidos, también puede medirse la dilatación volumétrica, aunque resulta menos importante en la mayoría de aplicaciones técnicas. A partir del cálculo se deduce que el coeficiente de dilatación volumétrico es el triple del coeficiente de dilatación lineal, por lo tanto, para los rangos donde el coeficiente es constante se cumple que:.