Fenomenul paradoxului gemenilor poate fi explicat prin teoria relativității restrânse a lui Einstein. Această teorie afirmă că timpul poate fi dilatat sau contractat în funcție de viteza relativă a obiectelor. În cazul paradoxului gemenilor, unul dintre gemeni călătorește în spațiu cu o viteză apropiată de cea a luminii, în timp ce celălalt rămâne pe Pământ. Când gemenul călător revine pe Pământ, el descoperă că a înaintat în timp în comparație cu gemenul rămas pe Pământ. Această diferență în experiența timpului este explicată prin dilatarea timpului în cazul gemenului călător.