Tidsdilatation (tidsutvidgning) beroende på hastighet innebär att om två referenssystem och , har identiska klockor, kommer en observatör i att anse att klockan i går långsammare om referenssystemen och befinner sig i relativ rörelse. En observatör i anser likaså att klockan i går långsammare än den lokala klockan. Vid "ordinära" hastigheter kan denna tidsskillnad anses försumbar. Som en tumregel kan antas att det är vid hastigheter större än 1/10 av ljusets hastighet som tidsskillnaden får praktisk betydelse. I den speciella relativitetsteorin behandlas fallet då referenssystemen befinner sig i likformig relativ rörelse.
Enligt den allmänna relativitetsteorin uppstår tidsdilatation även med avseende på två punkter i ett gravitationsfält, när fältstyrkan i de två punkterna är olika. En klocka går långsammare i den punkt som har det starkaste gravitationsfältet. En praktisk konsekvens av detta är att GPS-satelliternas atomklockor måste korrigeras med hänsyn till att gravitationen är svagare på satellitbanornas avstånd jämfört med gravitationen vid jordytan.
I svensk text används ofta felaktigt termen tidsdilation, vilket förefaller vara en sammanblandning med engelskan. Dilatation – eller dilation – härrör från latinets dilatare, "att utvidga".[1] Tidsåtgången mätt hos fenomenet (och inte hos en oberoende åskådare) benämns egentid.