시료와 대조시료를 양자의 온도차가 항상 0일 때에 일정속도로 변화하게 하기 위해 동시에 동일 속도로 가열 혹은 냉각할 때에 양자의 히터에 각각 가하는 전력차를 검출, 측정, 기록하 시료에 생긴 열의 출입을 제반하는 변화를 검출한다. 전력차-온도 곡선을 열분석도(thermogram)라고 한다. 검출, 측정되는 시료의 변화로는 융해, 응고, 증발, 승화, 고체상의 상전이, 액정의 상전이, 결정화 등의 물리적 변화, 산화, 환원, 열분해, 중합, 고체상 반응, 결정수, 결정용매의 탈리 등의 화학적 변화가 있다. 또한 결정화도, 혼합물조성, 순도의 측정, 상도(相圖) 등의 측정에 이용된다.