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 při určitých teplotách, 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).