弯曲时空的概念由爱因斯坦广义相对论中诞生。如果空间可以弯曲，那么时空也可以弯曲。空间是宇宙中所有移动的三维物体，而时空是空间和时间组合的四维连续体，或者时空可被描绘成一种被能量所操纵的“织物”。如果时空可以弯曲，理论上就可以操控时间。
一种穿越时间的方法是通过“虫洞”来实现。就像电影《环太平洋》中，虫洞可以作为连结两个遥远时空之间的桥梁，由于时空的灵活性，一个虫洞可以链接织物上两个不同的点。虫洞是1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念，1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行，又称爱因斯坦－罗森桥。
几年前，科学家曾创造了一个“虫洞”，将一个磁场穿过虫洞，它似乎完全离开了所处空间，可出现在任何一端。它将允许我们通过一个无形的隧道发送电磁波。尽管它并不能完全传送粒子(或人)穿越时空，但确实突出了人类在宇宙中操纵各种基本力量的能力。也许有一天，我们将能够以类似的方式操纵时空。因此，虽然虫洞在理论上是可行的，而且正在进行关键性研究，但具体到实际来说，时空中的虫洞还没有被观察到或创造出来。
另一种可能的方式是时间膨胀。爱因斯坦的理论预言，时间在整个宇宙中的传播方式是不同的，并在近几年得到证实。国际空间站（ISS）的时钟比在地球上慢，这是因为在强引力场(例如地球)附近的物体，时间移动的速度要比远离这些场的物体(如国际空间站)慢。如果能接近黑洞，因为附近有如此强大的引力，时间就会慢到令人痴迷的程度。在一个超大质量黑洞附近呆几秒，地球可能已过去数千年。
此外，速度也可以在时间穿越方面起作用。如果我们以95%的光速旅行，时间流逝速度就会急剧减缓。来自不同学科的科学家们正在研究不同的方法，让时间进行更戏剧性的跳跃。例如使用由伽马和磁场产生的循环光束来扭曲空间，并使时间扭曲，其他方法包括量子隧穿和假想的宇宙弦等。
当然，仅仅因为某种理论上的可能性并不意味着它在技术上是可行的。至少现在人类还不能创造虫洞，更不能达到光速运输。在时间上来回穿梭或许违反基本物理定律，但这并不意味着我们不应该为此尝试。正如史蒂芬·霍金在自传中所说“即使时间旅行是不可能的，重要的是，我们要理解为什么不可能。”
