Acontece quando há dilatação linear em duas dimensões. É o aumento do volume de um corpo (barra, por exemplo) que compreende duas dimensões - (ex: quando comprimento e largura aumentam). Esse processo ocorre devido a exposição do corpo ao calor, consequentemente fazendo com que as partículas  dos átomos se agitem e aumentem a distância entre eles, ou seja, se dilatando, se expandindo. A dilatação superficial é aquela na qual ocorre variação na área do corpo. 

ΔA = Ai×β×ΔT 

ΔA= variação de área (final-inicial);
Ai= Área inicial;
β= coeficiente de dilatação superficial;
ΔT: Variação da temperatura (final-inicial).