Некоторые материалы при повышении температуры демонстрируют не расширение, а наоборот, сжатие, т. е. имеют отрицательный коэффициент теплового расширения. Для некоторых веществ это проявляется на довольно узком температурном интервале, как, например, у воды на интервале температур 0-0…+3,984 °С, для других веществ и материалов, например [[фторид скандия(III)]], [[вольфрамат циркония]] (ZrW<sub>2</sub>O<sub>8)</sub><ref>{{cite journal|title=Negative Thermal Expansion from 0.3 to 1050 Kelvin in ZrW<sub>2</sub>O<sub>8</sub>|journal=Science|date=1996-04-05|first=T. A.|last=Mary|author2=J. S. O. Evans |author3=T. Vogt |author4=A. W. Sleight |volume=272|issue=5258|pages=90–92|doi= 10.1126/science.272.5258.90|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/272/5258/90|format=|accessdate=2008-02-20|bibcode=1996Sci...272...90M}}</ref>, некоторых [[углепластик]]ов интервал весьма широк. Подобное поведение демонстрирует также обычная [[резина]], обусловленное, впрочем, несколько другими явлениями. При сверхнизких температурах подобное поведение демонстрируют кварц, кремний и ряд других материалов. Также существуют [[Инварные сплавы|материалы]] с коэффициентом теплового расширения, близким к нулю в некотором диапазоне температур.
