در این روش، کاهش وزن یک ماده به صورت تابعی از دما به دست می‌آید. با استفاده از TGA می‌توان موفقیت آمیز بودن اصلاح خاک رس با مواد آلی را بررسی نمود و میزان یون‌های تعویض شده را به دست آورد. اما کاربرد اصلی TGA در مورد نانوکامپوزیت‌ها، بررسی پایداری حرارتی آنها می‌باشد. اصولاً به واسطه حضور خاک رس در ساختار نانوکامپوزیت، پایداری حرارتی این مواد بهتر از پلیمر خالص است. گفته می‌شود ذرات خاک رس از خروج مواد گازی شکل حاصل از تخریب پلیمر جلوگیری می‌کند، در نتیجه کاهش وزن کمتری نسبت به پلیمر خالص مشاهده می‌شود. همچنین بهبود در پایداری حرارتی می‌تواند به دلیل محدودیت حرکات حرارتی در فضای بین لایه‌ای باشد. به طور کلی پایداری حرارتی یک نانوکامپوزیت با جرم مولکولی پلیمر، درصد خاک رس و مورفولوژی رابطه دارد. عموماً مورفولوژی پراکنشی به خواص بهتری منجر می‌شود. همچنین معمولاً یک درصد بهینه از خاک رس وجود دارد که در آن پایداری حرارتی حداکثر می‌شود. این مقدار در برخی موارد کمتر از ۱% است.