根据爱因斯坦的相对论，我们知道：只要能够使飞船的运行速度达到光速或超越光速就能完成时光旅行。但由于光速是目前宇宙中的最高速度，仅靠人类能源是不能达到光速的，这需要借助某些空间特性。

　　天文学家认为，以下三种情况是可以借助的：一是旋转黑洞，二是虫孔（即爱因斯坦罗森桥）和三是宇宙线。

　　相对论本身就内建了许多种时光旅行的方法，例如大家都知道的，前进的速度愈快，时间就过得愈慢这点。依照狭义相对论，一个人如果搭乘速度接近光速的宇宙飞船前往宇宙中的某个星球，再以接近光速的速度返回，那对旅行者来说，可能只过了数年的时间，但对地球上的人来说，可能已经过了数千年了。理论上如果能超越光速，那也是可以回到过去的，但偏偏相对论就是说无法超过光速，所以这种时光旅行只能单向地前往未来，不能回到过去（但也有人在研究如何超光速）。相对论还有更多的解，隐含着时光旅行的可能，只是不知道这些方法和量子理论有没有冲突。大部份听起来都只是纯理论的产物（「在一个无限大的旋转圆环里走一圈」、「住在黑洞事象地平线的边缘」），似乎还有可行性的最主要只有一个：就是之前在传送里写过的虫洞。当虫洞两端是固定不动时，它可以提供一条在时空中的两点间移动的快捷方式，但是当其中一个出口以接近光速移动时，这个出口的时间会过得比较慢--从另一边进入虫洞的话，你会瞬间来到时间过得比较慢的那个出口，在实际上等同于前往过去。

　　时光旅行上有一个经典的悖论，有人称之为"祖父悖论"，即假设你能回到过去，并且一个不小心杀死了你还没结婚的年轻祖父，那就不会有你的父亲，也就不会有你，那你就不会回去不小心杀死你祖父？

　　时光旅行也是时间轴的一部份：这种情况下回到过去的人本身就是过去的一部份（想象：阿兹卡班的囚徒），但这要成立的话，首先过去的人要不知道他们当中有个时光穿梭者，而且虽然这样能解决祖父矛盾（显然的你没有不小心杀死你祖父），但还是有可能发生一些其它的矛盾。举例来说，未来的你送了一份时光机的蓝图来给你，你打造出来后，又坐时光机把蓝图交给过去的你。。。这样并没有时间上的矛盾，问题是，那到底时光机的蓝图是哪来的？时间轴会自我修正：这也是科幻小说很爱用的方式--某男主角打造了时光机回到过去去拯救意外丧生的女友，但不论他怎么改变过去的事件，一但回到现在后，都会发现他的女朋友还是因为别的理由而丧生，最后的结果并没有改变（别忘了，如果不是因为他的女朋友丧生，他就不会打造时光机）。时间轴会分支：这是目前听起来最合理的方式了。每个被改变的时间轴都会分岔成一个新的宇宙，而时光旅行者进行时光旅行这件事本身就会造成时间轴分支，新的时间轴中发生的事都不再与原来的宇宙有关。有趣的是，这种理论违反的是质量守衡--原来的宇宙少了时光旅行者的质量，而新的平行宇宙则多了时光旅行者的质量。记忆会随着过去的改变而改变：也就是说，当过去被改动时，时光旅行者的记忆也会被改动。这种解释的问题是。。。祖父矛盾并没有被解决啊？时间轴会阻止改变的发生：简单来说，时光旅行者会进入一种被动观察者的角色发生，任何对过去的改变都是不被允许的。这种理论其实描述的是另一种感觉的时光旅行，就像是用一台电视在看过去发生的事，你可以知道很多事，但什么都不能改变。

　　对于时光旅行，现在科学界仍然是争论不休，一部分认同的科学家认为时间旅行是可行的

　　他们认为，达到光速运行其实只是一个成本问题。因为，如果把一个10吨重的负载加速到光速的99。9%，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。如果获得如此多的能源只能去开发太空的资源。

　　现在，科学家已经开始着手构想建造世界上第一台时间机器了。

　　哥伦比亚大学物理学家布赖恩·格林甚至告诉了人们一个飞往100万年以后的方法。他说：先建好一艘太空船，然后以接近光速的高速度开始飞行。当你在高速飞行的飞船上过了一年返回地球时，走出飞船后你会发现地球上已经过了100万年———你已经到了地球上的未来。

　　而反对者的观点认为：其无法实现。或者即使实现了，但我们将是有去无回，第三种是现有的物理规则不允许我们进行时间旅行。