Tidsudvidelsen, der ses på grund af relativ hastighed, stammer fra særlig relativitet. Hvis to observatører, Janet og Jim, bevæger sig i modsatte retninger, og når de går forbi hinanden, bemærker de, at den anden persons ur tikker langsommere end deres egen. Hvis Judy løb sammen med Janet med samme hastighed i samme retning, ville deres ure tikke i samme takt, mens Jim, der går i den modsatte retning, ser dem begge have langsommere kryds ure. Tiden ser ud til at gå langsommere for den person, der bliver observeret, end for observatøren.
Tidsudvidelse på grund af at være i forskellige afstande fra en gravitationsmasse er beskrevet i den generelle relativitetsteori. Jo tættere du er på en gravitationsmasse, jo langsommere ser dit ur til at tikke til en observatør længere væk fra massen. Når et rumskib nærmer sig et sort hul med ekstrem masse, ser observatører tid langsomt til at kravle efter dem.
Disse to former for tidsudvidelse kombineres for en satellit, der kredser rundt en planet. På den ene side bremser deres relative hastighed for observatører på jorden tid for satellitten. Men den længere afstand fra planeten betyder, at tiden går hurtigere på satellitten end på overfladen af planeten. Disse effekter kan annullere hinanden, men kan også betyde, at en lavere satellit har langsommere ure i forhold til overfladen, mens satellitter med højere kredsløb har ure, der kører hurtigere i forhold til overflade.
Effekterne af tidsudvidelse bruges ofte i science fiction-historier, der stammer tilbage fra mindst 1930'erne. En af de tidligste og mest kendte tankeeksperimenter med tidsudvidelse er den berømte Twin Paradox, der demonstrerer de underlige effekter af tidsudvidelse på sit mest ekstreme.
Tidsudvidelse bliver mest synlig, når et af objekterne bevæger sig med næsten lysets hastighed, men det manifesterer sig med endnu langsommere hastigheder. Her er blot et par måder, vi ved, at tidsudvidelse faktisk finder sted: