Η διαστολή του χρόνου είναι ένα επιστημονικό φαινόμενο που συμβαίνει σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας. Όταν δύο παρατηρητές είναι παρόντες, ο καθένας θα βιώσει τον χρόνο διαφορετικά από τον άλλον, με αποτέλεσμα ο καθένας να πιστεύει ότι η εμπειρία του άλλου του χρόνου είναι λάθος. Η χρονική διαστολή μπορεί να δημιουργηθεί είτε μέσω μιας σχετικής διαφοράς στην ταχύτητα μεταξύ των δύο παρατηρητών, είτε μέσω της διαφοράς στην απόσταση τους σε σχέση με μια μεγάλη μάζα. Η πρώτη κατάσταση αναφέρεται ως διαστολή χρόνου σχετικής ταχύτητας και η δεύτερη είναι γνωστή ως διαστολή χρόνου βαρύτητας.
Οποιαδήποτε χρονική διαστολή που προκαλείται από μια σχετική διαφορά στην ταχύτητα θα κάνει έναν παρατηρητή να πιστέψει ότι ο χρόνος κινείται πιο αργά για τον δεύτερο παρατηρητή. Σε αυτή τη διάταξη, οι δύο παρατηρητές πρέπει να είναι πολύ μακριά από τυχόν βαρυτικές μάζες και πρέπει να κινούνται με σημαντικές ταχύτητες ώστε το φαινόμενο να είναι αρκετά σημαντικό για να ανιχνευθεί. Οι υψηλότερες ταχύτητες αυξάνουν τη χρονική διαστολή που βιώνουν οι παρατηρητές.
Κάθε παρατηρητής κουβαλά ένα ρολόι και παρακολουθεί το ρολόι του άλλου παρατηρητή σε σχέση με το δικό του ρολόι. Λόγω των σχετικών ταχυτήτων, ο χρόνος φαίνεται να διαστέλλεται ή να επιβραδύνεται στο άλλο ρολόι σε σχέση με το τοπικό ρολόι. Αυτό το φαινόμενο θα το βιώσουν και τα δύο άτομα, και οι δύο παρατηρητές θα αισθανθούν ότι το άλλο ρολόι κινείται πιο αργά σε σχέση με τα δικά τους ρολόγια.
Η βαρυτική χρονική διαστολή είναι ο δεύτερος τύπος που περιγράφεται από τη σχετικότητα. Κατά τη διάρκεια αυτής της κατάστασης, δύο παρατηρητές βρίσκονται σε ηρεμία μεταξύ τους και μια βαρυτική μάζα. Και οι δύο παρατηρητές βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από τη μάζα, οι οποίες είναι αρκετά σημαντικές ώστε να επιτρέπουν την εμπειρία της διαστολής του χρόνου. Ο παρατηρητής που είναι πιο κοντά στη μάζα βιώνει μια ισχυρότερη βαρυτική έλξη από τη μάζα σε σχέση με τον παρατηρητή που είναι πιο μακριά. Η βαρυτική δύναμη της μάζας αναφέρεται μερικές φορές ως φρεάτιο βαρύτητας και ο πρώτος παρατηρητής περιγράφεται ως βαθύτερος στο πηγάδι από τον δεύτερο παρατηρητή.
Οι δύο παρατηρητές έχουν μαζί τους ένα ρολόι για να καταγράφουν την ώρα. Ο πρώτος παρατηρητής, που είναι πιο κοντά στη βαρυτική μάζα, θα βιώσει το ρολόι του άλλου παρατηρητή πιο γρήγορα από το δικό του ρολόι, ενώ ο δεύτερος παρατηρητής θα δει το ρολόι του πρώτου παρατηρητή πιο αργό από το δικό του ρολόι. Κάθε παρατηρητής εξακολουθεί να βιώνει το τοπικό ρολόι ως τη σωστή καταγραφή του χρόνου. Σε αντίθεση με την κατάσταση της σχετικής ταχύτητας, οι παρατηρητές σε αυτήν την κατάσταση συμφωνούν ότι το ένα ρολόι είναι το πιο αργό, ενώ το άλλο είναι το πιο γρήγορο.