溫度循環試驗主要是利用不同材料熱膨脹係數的差異，加強其因溫度快速變化所產生的熱應力對試件所造成的劣化影響。當電子組件經受溫度循環時，內部出現交替膨脹和收縮，使其產生熱應力和應變。如果組件內部鄰接材料的熱膨脹係數不匹配，這些熱應力和應變就會加劇，在具有潛在缺陷的部位會起到應力提升的作用，隨著溫度循環的不斷施加，缺陷長大並終變為故障(如開裂)而被發現，這稱為熱疲勞。