時間膨脹是狹義相對論當中的預言，運動時鐘的“指標”行走的速率比時鐘靜止時的速率慢，這就是時鐘變慢或時間膨脹， 又稱鐘慢效應，是相對論性效應之一。

狹義相對論預言了時間膨脹相對論性效應，已經獲得大量實驗的直接證明。

舉個例子，運動時，鐘的速率將變慢。根據參考系的不同，一個時鐘靜止，另一個時鐘運動，那麼兩個彼此作相對運動的慣性系來說，哪一個在運動，這完全是相對的。因而，似乎出現了這樣一個問題：靜止系中的觀察者認為運動系中的時鐘變慢了，而運動系中的觀察者又會認為靜止系中的時鐘變慢了。這就是“時間佯謬”問題。

後來科學家假設，把一鍾靜止，另一鍾做來回往返運動。實驗證明運動的時鐘加速減速對時鐘的速率沒有影響。那麼運動的鐘經歷了不同的慣性系，靜止的鐘時鐘處於一個慣性系中。同時考慮不同地點的同時性問題，根據狹義相對論的計算結果，不論在哪個慣性性，運動的時鐘變慢了。

時間膨脹首先是在宇宙射線中觀測到的。在平常的生活中看不出空間和時間的畸變。因為我們不涉及已接近光速運動的事物。

根據相對論，物體運動速度達到光速時，時間將靜止，這其實就是時間膨脹了。時間膨脹對於未來的宇宙探索，旅行等都有巨大的作用。