Laiko išsiplėtimas, atsirandantis dėl santykinio greičio, kyla dėl specialiosios reliatyvumo. Jei du stebėtojai, Janet ir Jim, juda priešingomis kryptimis ir eidami pro šalį, jie pastebi, kad kito žmogaus laikrodis tikisi lėčiau nei jų pačių. Jei Judy bėgtų kartu su Janet tuo pačiu greičiu ta pačia kryptimi, jų laikrodžiai tiktų tuo pačiu greičiu, o Džimas, eidamas priešinga kryptimi, mato, kad abu tikisi lėčiau laikrodžiai. Stebimajam atrodo, kad laikas praeina lėčiau nei stebėtojui.
Laiko išsiplėtimas dėl skirtingo atstumo nuo gravitacinės masės yra aprašytas bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Kuo arčiau esate gravitacinė masė, tuo lėčiau atrodo, kad jūsų laikrodis tiks toliau stebinčiam stebėtojui nuo masės. Kai erdvėlaivis priartėja prie juodosios ekstremalios masės skylės, stebėtojai mato, kad laikas lėtėja iki jų nuskaitymo.
Šios dvi laiko išsiplėtimo formos sujungiamos palydovu, skriejančiu aplink planetą. Viena vertus, jų santykinis greitis stebėtojams ant žemės lėtina palydovo laiką. Bet kuo didesnis atstumas nuo planetos reiškia, kad laikas palydove eina greičiau nei planetos paviršiuje. Šie efektai gali panaikinti vienas kitą, bet taip pat gali reikšti, kad žemesnio palydovo laikrodžiai veikia lėčiau Palyginti su paviršiumi, o palydovai, kurie skrieja aukščiau orbitos, turi laikrodžius, kurie veikia greičiau paviršius.
Laiko išsiplėtimo poveikis dažnai naudojamas mokslinės fantastikos istorijose, datuojamose bent jau 1930-aisiais. Garsusis yra vienas iš ankstyviausių ir žinomiausių minčių eksperimentų, siekiant parodyti laiko išplėtimą Dvynių paradoksas, kuris parodo smalsiausią laiko išsiplėtimo poveikį kraštutiniausiu atveju.
Laiko išsiplėtimas tampa akivaizdžiausias, kai vienas iš objektų juda beveik šviesos greičiu, tačiau jis pasireiškia dar mažesniu greičiu. Čia yra tik keli būdai, kaip mes žinome, kad laiko išplėtimas iš tikrųjų vyksta: