Dilatația de timp văzută datorită vitezei relative provine din relativitatea specială. Dacă doi observatori, Janet și Jim, se mișcă în direcții opuse și, pe măsură ce trec unul lângă celălalt, observă că ceasul celuilalt este bătut mai lent decât al lor. Dacă Judy ar alerga alături de Janet cu aceeași viteză în aceeași direcție, ceasurile lor ar bifa în același ritm, în timp ce Jim, mergând în direcția opusă, îi vede pe amândoi căscuți mai lent priveste. Timpul pare să treacă mai lent pentru persoana observată decât pentru observator.
Dilatarea timpului datorită faptului că se află la distanțe diferite de o masă gravitațională este descrisă în teoria generală a relativității. Cu cât ești mai aproape de o masă gravitațională, cu atât ceasul tău este mai lent, bifează către un observator mai îndepărtat de masă. Atunci când o navă spațială se apropie de o gaură neagră de masă extremă, observatorii văd timpul încetinindu-se să se târască pentru ei.
Aceste două forme de dilatare a timpului se combină pentru un satelit orbitând pe o planetă. Pe de o parte, viteza lor relativă față de observatorii de la sol reduce timpul pentru satelit. Dar distanța mai îndepărtată de planetă înseamnă că timpul trece mai repede pe satelit decât pe suprafața planetei. Aceste efecte se pot anula reciproc, dar pot însemna, de asemenea, că un satelit inferior are ceasuri care rulează mai lent în raport cu suprafața, în timp ce sateliții cu orbită superioară au ceasuri care rulează mai rapid în raport cu suprafaţă.
Efectele dilatării timpului sunt folosite adesea în poveștile de ficțiune științifică, datând cel puțin din anii '30. Unul dintre cele mai timpurii și mai cunoscuți experimente de gândire pentru a prezenta dilatarea timpului este celebrul Paradoxul Twin, care demonstrează efectele curioase ale dilatării timpului la cele mai extreme.
Dilatarea timpului devine cea mai evidentă atunci când unul dintre obiecte se mișcă aproape la viteza luminii, dar se manifestă cu viteze și mai lente. Iată doar câteva modalități prin care știm că efectiv are loc dilatarea timpului: