Laika dilatācija ir zinātniska parādība, kas notiek saskaņā ar relativitātes teoriju. Kad ir divi novērotāji, katrs piedzīvos laiku savādāk nekā otrs, liekot katram domāt, ka otra laika pieredze ir kļūdaina. Laika dilatāciju var radīt vai nu ar relatīvu ātruma atšķirību starp diviem novērotājiem vai to attāluma atšķirību attiecībā pret lielu masu. Pirmo situāciju sauc par relatīvā ātruma laika dilatāciju, bet otro – par gravitācijas laika dilatāciju.
Jebkura laika dilatācija, ko izraisa relatīva ātruma atšķirība, vienam novērotājam liks domāt, ka otrajam novērotājam laiks rit lēnāk. Šajā iestatījumā abiem novērotājiem jāatrodas tālu no gravitācijas masām, un tiem ir jāpārvietojas ar ievērojamu ātrumu, lai efekts būtu pietiekami nozīmīgs, lai to noteiktu. Lielāki ātrumi palielina novērotājiem piedzīvoto laika paplašināšanos.
Katrs novērotājs nēsā pulksteni un skatās otra novērotāja pulksteni attiecībā pret savu pulksteni. Relatīvā ātruma dēļ šķiet, ka laiks paplašinās vai palēninās citā pulkstenī attiecībā pret vietējo pulksteni. Šo parādību piedzīvos abi indivīdi, un abi novērotāji jutīs, ka otrs pulkstenis pārvietojas lēnāk salīdzinājumā ar viņu pašu pulksteņiem.
Gravitācijas laika dilatācija ir otrais veids, ko raksturo relativitāte. Šajā situācijā divi novērotāji atrodas miera stāvoklī viens pret otru un gravitācijas masu. Abi novērotāji atrodas dažādos attālumos no masas, kas ir pietiekami nozīmīgi, lai varētu piedzīvot laika paplašināšanos. Novērotājs, kurš atrodas tuvāk masai, piedzīvo spēcīgāku gravitācijas pievilkšanos no masas, salīdzinot ar novērotāju, kurš atrodas tālāk. Masas gravitācijas spēks dažreiz tiek saukts par gravitācijas aku, un pirmais novērotājs tiek aprakstīts kā dziļāks akā nekā otrais novērotājs.
Abi novērotāji nēsā līdzi pulksteni, lai reģistrētu laiku. Pirmais novērotājs, kurš atrodas tuvāk gravitācijas masai, uztvers otra novērotāja pulksteni ātrāk nekā viņa paša pulkstenis, bet otrais novērotājs redzēs pirmā novērotāja pulksteni lēnāku nekā viņa paša pulkstenis. Katrs novērotājs joprojām uzskata, ka vietējais pulkstenis ir pareizais laika ieraksts. Atšķirībā no relatīvā ātruma situācijas, novērotāji šajā situācijā ir vienisprātis, ka viens pulkstenis ir lēnāks, bet otrs ir ātrāks.