温度循环试验主要是利用不同材料热膨胀系数的差异，加强其因温度快速变化所产生的热应力对试件所造成的劣化影响。当电子组件经受温度循环时，内部出现交替膨胀和收缩，使其产生热应力和应变。如果组件内部邻接材料的热膨胀系数不匹配，这些热应力和应变就会加剧，在具有潜在缺陷的部位会起到应力提升的作用，随着温度循环的不断施加，缺陷长大并终变为故障(如开裂)而被发现，这称为热疲劳。