時間的物理理論是阿爾伯特·愛因斯坦的相對論。在相對論中，時間和空間共同構成了壹個四維時空，構成了宇宙的基本結時。時間和空間都不是絕對的，觀察者在不同的相對速度或不同的時空結構下，對時間流逝的衡量是不同的。狹義相對論預言有相對運動的鐘的時間會比另壹個靜止的鐘過得慢。
此外，廣義相對論預言，質量產生的引力場會造成時空結構扭曲，大質量(如黑洞)附近的時鐘的時延比遠離大質量的時鐘慢。現有的儀器已經證實了這些相對論對時間的準確預測，其結果已經應用於全球定位系統。
就今天的物理理論而言，時間是連續的，不間斷的，沒有量子特性。而壹些未被證實的理論，如量子引力理論、弦理論、M理論等，試圖將相對論與量子力學結合起來，預言時間是不連續的，具有量子特性。壹些理論推測普朗克時間可能是最小的時間單位。
根據斯蒂芬·w·霍金求解的廣義相對論中的愛因斯坦方程，說明宇宙的時間有壹個起點，從大爆炸(或稱宇宙大爆炸)開始，在此之前的時間是沒有意義的。而物質和時空必須共存，沒有物質，時間就沒有意義。
自從有了人類，人們就知道時間是不可逆的。人生老病死，沒有別的路可走。玻璃瓶掉到地上摔碎了，但是沒有壹個破瓶子從地上跳起來使它完整。從經典力學的觀點來看，時間的不可逆性無法解釋。兩個粒子反向彈性碰撞的過程沒有實質性的區別。
時間的不可逆性只能從統計力學和熱力學的觀點進行理論解釋。熱力學第二定律說，在壹個封閉系統中(我們可以把宇宙看成是可能的最大封閉系統)，熵只能增加，不能減少。宇宙中的熵增加後不能減少，所以時間是不可逆的。
時間的定義:人類在生活中總結出的時間概念，根植於日常生活中的事件順序。當然，人在生活中得到的不僅僅是事件發生順序的概念，還有時間間隔長短的概念。這個概念來自於兩個過程的比較——比如兩件事同時開始，但是壹件事結束了，另壹件事還在繼續，所以我們說另壹件事需要更長的時間。
這裏我們可以看到，人們使用可測量的過程來測量抽象的時間。