התרחבות הזמן שנראתה בגלל המהירות היחסית נובעת מיחסות מיוחדת. אם שני משקיפים, ג'נט וג'ים, נעים בכיוונים מנוגדים וכשעוברים זה ליד זה הם מציינים כי השעון של האדם האחר מתקתק איטי משלהם. אם ג'ודי הייתה רצה לצד ג'נט באותה המהירות באותו כיוון, השעונים שלהם היו מתקתקים באותה קצב, בעוד שג'ים הולך בכיוון ההפוך, רואה את שניהם מתקתקים לאט יותר שעונים. נראה כי הזמן עובר לאט יותר עבור האדם הנצפה מאשר עבור המתבונן.
התרחבות הזמן עקב הימצאות מרחקים שונים ממסת הכבידה מתוארת בתורת היחסות הכללית. ככל שאתה קרוב יותר למסה כבידה, כך נראה שהשעון שלך איטי מתקתק למתבונן רחוק יותר מהמיסה. כאשר חללית מתקרבת לחור שחור של מסה קיצונית, משקיפים רואים את הזמן מאט לזחילה עבורם.
שתי צורות התרחבות זמן זו משלבות לוויין המקיף כדור הארץ. מצד אחד, המהירות היחסית שלהם לצופים בשטח מאטה את זמן הלוויין. אולם המרחק הרחוק יותר מכוכב הלכת פירושו שהזמן עובר מהר יותר בלוויין מאשר על פני כדור הארץ. השפעות אלה עשויות לבטל אחת את השנייה, אך גם יכולות להיות שללוויין נמוך יותר יש שעונים הפועלים לאט יותר יחסית לשטח בעוד שללוויינים המסתובבים עם גבוה יותר יש שעונים הפועלים מהר יותר יחסית ל משטח.
השפעות התרחבות הזמן משמשות לרוב בסיפורי מדע בדיוני, המתוארכים לפחות בשנות השלושים. אחד הניסויים המחשבים המוקדמים והידועים ביותר להארכת זמן הוא המפורסם פרדוקס תאומים, המדגים את ההשפעות המוזרות של התרחבות הזמן בקיצוניות ביותר.
התרחבות הזמן מתגלה ביותר כאשר אחד החפצים נע כמעט במהירות האור, אך הוא מתבטא במהירות איטית עוד יותר. הנה רק כמה דרכים שאנחנו יודעים שההתרחבות בזמן מתרחשת בפועל: