一位科学家对时间做了这样的概括：“作为一门科学，时间涵盖了三个范畴：人文时间、科学时间和哲学时间。人文时间涉及人对于时间的感觉、意识，以及与时间相关的人的心理学、生理学、病理学特征。科学时间涉及作为基本物理量的时间的定义和测量，以及自然科学其他学科发展揭示的时间的各种特性。哲学时间则涉及对于时间本质的认识和概括。”
多少年来，人们一直认为蒸汽机的发明和使用是欧洲工业革命的动力。但是，今天一些西方研究者提出，工业时代的关键机械不是蒸汽机，而是钟表。机械钟把时间从人类活动中分离出来，帮助人类建立了独立的科学时间的信念。是钟表，也就是时间测量技术，开创了18世纪轰轰烈烈的欧洲工业革命。
今天，人类有了全球导航定位系统，空间测量为地球物理学提供的精细信息，准确的卫星气象预报和精密制导的远程武器，而所有这些都是因为我们的时间测量精度突破了微秒量级（百万分之一秒）的限制。除此之外，现代通信系统、计算机网络系统、高速数据传输系统无不依赖于精密时间测量。
时间与科学理论发展同样是密不可分的。爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，相对论的重要结论无一不与时间的测量有关。1905年爱因斯坦从同时性的相对性（在两个地点，两件事情的“同时”发生，这个“同时”只不过是相对的，与观测者选择的参考系有关）出发，提出了全新的时间和空间理论，建立了相对论力学。相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物质运动的最大速度。由于异地时钟“同时”的定义依赖于对真空中光传播性质的约定，“同时”不再是一个绝对的概念，而成为一个相对的概念，在“同时相对性”的基础上，运动的尺子会缩短，运动的钟将变慢。这种理论只涉及惯性参考系，没有考虑到加速运动，因而被称为狭义相对论。
1916年，爱因斯坦完成了广义相对论，在这个理论中，引力是被考虑的主要问题。广义相对论是建立在广义相对论性原理（物理定律在所有的参照系中都成立，而且具有某种相同的形式）和等效原理（用爱因斯坦的话说就是“引力场同具有相当加速度的参考系在物理上完全等价”）的基础之上的，广义相对论与牛顿引力理论所不同的是牛顿理论中的时间和空间是绝对的，之间没有相互联系，不相互影响。观测者不论在什么地方所测到的时间都是相同的，看到的尺度都是不变的。牛顿的空间是由三个方向组成的平直的三维空间，物质在这个绝对、不变的空间中运动。而爱因斯坦提出空间和时间是不可分的，三维空间加一维时间组成四维时空。物质的存在和分布引起时空的弯曲，弯曲的程度取决于物质的质量和分布，质量越大，分布越密，空间弯曲越厉害，时间流逝越慢。
