时间悖论是最早出现在科幻小说中的一种悖论。其表示一种人类在可以随心所欲地控制时间后能够回到过去或者未来，由此产生的一些“不可能事件”。

时间悖论中最出名的是“祖父悖论”，即某人回到过去，在自己父亲出生前杀害了自己的祖父，导致了逻辑上的矛盾：既然祖父已死，那么就不会有其父亲，也不会有他；但既然他不存在，又怎么可能回到过去，杀死自己的祖父呢？这样就形成了一个无法解释的逻辑循环。

时间悖论最早是在科幻小说中提到的。这个悖论的必要前提是：人类可以随心所欲的控制三维空间之后的“第四维”——时间（注意：真实的第四维并不代表时间），能够穿梭到过去或将来。

就严肃的物理学理论而言，阿尔伯特·爱因斯坦的《相对论》指出，的确存在不违背已知的物理法则改变时间的可能性。但更多的只是一种科学幻想。为了解决“时间悖论”，也有多种假设，比如比较盛行的“平行宇宙”假说，认为我们的这个世界在宇宙中还有许多相似的“克隆世界”，当某人回到过去时，他就进入了另一个平行世界（即未来因为他的行动已经改变的世界）也可能是在主世界造就了其他很多的副世界，而副世界由于在某一刻（可能是你自己回到过去的一瞬间）而出现塌从而消失，也可能是维持原来的样子不变，但各个世界的规律和情况可能不会相同。

例子1：A回到过去，在A的祖父结婚前杀死祖父。既然A的祖父已死，就不会有A的父亲；没有A的父亲，也不会有A。既然A不存在，就不可能回到过去，杀死A的祖父。

时间是一条发展中的线，你所做任何事情都存在因果关系。按照例1，当你第一次想要穿越回过去杀掉你的祖父，到这里是合理的。在你成功杀掉你的祖父之后，在你祖父死的那一刻，与你祖父有关的任何事情都会发生改变，你祖父认识的人，和与你祖父认识的人的好友或亲戚都将不存在，那么根据蝴蝶效应，这个世界也会因为你杀了你的祖父而消失。

某人到达未来，得知将发生不幸结果A。他回到现实做出了避免导致结果的行动，发生结果B。那么结果A在未来根本没有发生，他就不可能得知结果A。（即A与B不可能相遇的悖论）

所以一个人不可能向未来穿越，因为未来还没有发生。

A喝了杯有毒的咖啡，并随着时间的推移，咖啡中的毒起了作用，他向过去的自己发了条消息告诉过去的自己不要喝那杯咖啡，过去的你没喝那杯咖啡。那么问题来了，你既然没喝那杯咖啡那你怎会发出那条消息?

所以我们可以得出：已经发生的事情不可能得到改变。（这与“祖父悖论”和“命题悖论”相似）

如果A利用时光机器，穿越到十年前，并杀死了十年前的A，他会在那个时间消失，但A死了，未来的A也死了，那么A就不会在另一条时间线存活，从而创造一次时间悖论，会导致另一条时间线出现两个自己。