热重分析仪（TGA）的基本原理是通过加热样品，同时监测样品的质量变化。 在加热过程中，样品会经历一系列物理和化学反应变化，如水分蒸发、有机物分解、相变等，这些变化会导致样品质量的减少。通过记录样品质量随温度变化的曲线，可以分析样品的热稳定性、相变温度、分解温度等。
热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统和记录系统等几个部分构成。常用的测量原理包括变位法和零位法。变位法是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度并自动记录；零位法则是通过调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，从而测量质量变化的曲线。
当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。
较常用的测量的原理有两种，即变位法和零位法。所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。
