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。一般常用的測量的原理有即變位法和零位法兩種。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。

　　在熱重實驗過程中，溫度變化主要是通過加熱爐實現的。一般來說，加熱爐的體積和加熱方式對于TG曲線的形狀也會產生較大的影響。為了使實驗數據具有較好的重復性，試樣在加熱爐中位于控溫較好的爐體中的區域（即通常所指的均溫區）。爐體越大，均溫區所占的比例越小。實驗時，通過溫控裝置調整加熱功率，使處于加熱爐均溫區的試樣的溫度盡可能與加熱爐的溫度保持一致。爐體越大，控溫的難度也隨之提高。對于含有等溫段的溫度程序，對于加熱爐的控溫能力提出了更高的要求。當加熱速率較快時，爐體越大越難在較短的時間內在設定的溫度下等溫。一些商品化儀器采用紅外加熱方式，可以比較方便、準確地實現在加熱過程中的等溫實驗。