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本申请公开了一种纳米薄膜动态热膨胀性质的测量方法，涉及测量技术领域，该方法应用于一种设置有控温热台的椭偏仪；方法包括：按照谐振式温度调制程序对热台上的薄膜样品进行控温，利用椭偏仪获取薄膜的厚度‑时间曲线；基于获得的厚度‑时间曲线，利用数字信号处理方法确定薄膜厚度响应温度调制程序而产生的谐振式动态变化的振幅和相位，得到振幅‑时间曲线和相位‑时间曲线；进而确定薄膜样品的表观热膨胀系数、可逆热膨胀系数和不可逆热膨胀系数；本申请通过设置温度调制程序，测量薄膜样品的热膨胀行为，从而精确测定薄膜样品的可逆热膨胀系数及其实部和虚部，以及不可逆热膨胀系数，从而准确反映纳米薄膜的分子运动和热弛豫行为。