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Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos.
Sin embargo, el líquido más común, el agua, no se comporta como los otros líquidos. Se puede notar que, entre 0 y 4ºC el agua líquida se contrae al ser calentada, y se dilata por encima de los 4ºC, aunque no linealmente. Sin embargo, si la temperatura decrece de 4 a 0ºC, el agua se dilata en lugar de contraerse. Dicha dilatación al decrecer la temperatura no se observa en ningún otro líquido común; se ha observado en ciertas sustancias del tipo de la goma y en ciertos sólidos cristalinos en intervalos de temperatura muy limitados, un fenómeno similar. La densidad del agua tiene un máximo a 4ºC, donde su valor* es de 1 000 kg/m3. A cualquier otra temperatura su densidad es menor. Este comportamiento del agua es la razón por la que en los lagos se congela primero la superficie, y es en definitiva lo que hace posible la vida subacuática.
Todos los cuerpos líquidos, sólidos y gaseosos se dilatan o cambian de volumen con las variaciones de temperatura y gracias a estas propiedades físicas de los cuerpos, en meteorología se utilizan según las necesidades, termómetros de alcohol o mercurio. Estos termómetros hacen uso de la dilatación diferencial de un líquido puro con respecto al tubo de vidrio que lo contiene. Para que la dilatación sea más visible el cuerpo térmico está formado por un bulbo o depósito unido con el tubo capilar muy delgado en el que se refleja con gran sensibilidad las variaciones de volumen.