çevelerinin farklı yerlerdeki iki olayın “aynı anda” gerçekleşip gerçekleşmediği konusunda ve bu iki olayın sırası (teknik olarak bu anlaşmazlıklar, olaylar arasındaki uzay zaman aralığının ‘uzayımsı’ olduğu, yani her iki olayın da diğerinin gelecek ışık konisi üzerinde durmadığı zaman meydana gelmektedir). Eğer iki olaydan birincisi bir yerden diğerine sinyal göndermeyi, ikinci olay da aynı sinyalin başka bir yerden alınmasını temsil ediyorsa, o zaman bu sinyal ışık hızında ya da daha yavaş hareket ettiği sürece, eş anlılık matematiği bütün referans çerçevelerinin gönderim olayının alış olayından önce gerçekleştiği konusunda hemfikir olduğunu kesinleştirmektedir. 
Ancak ışıktan daha hızlı olan varsayımsal bir sinyal durumunda her zaman, sinyalin zamanda geriye hareket ettiği söylenebilsin diye gönderilmeden alındığı bazı çerçeveler vardır. İki temel özel görelilik varsayımından biri, fizik kanunlarının her eylemsiz referans çerçevesinde aynı şekilde çalışması gerektiğini söylediği için, o zaman sinyallerin herhangi bir çerçevede zamanla geçmişe yolculuk yapması mümkünse, bu durum bütün çerçevelerde mümkün olmak zorundadır. Eğer A gözlemcisi B gözlemcisine, A çerçevesinde FTL (ışıktan daha hızlı)olan ancak B çerçevesinde zamanda geriye giden bir sinyal gönderirse ve B gözlemcisi de B çerçevesinde FTL (ışıktan daha hızlı)olan ancak A çerçevesinde zamanda geriye giden bir cevap gönderirse, buradan A’nın orijinal sinyali göndermeden cevabı aldığı anlamı çıkmaktadır ki bu her çerçevede nedenselliğin bariz bir ihlalidir. Uzay zamanı diyagramını kullanarak böyle bir durumun gösterimi burada bulunabilir. Bu durum bazen takyonik anti telefon olarak isimlendirilmektedir.
Özel göreliliğe göre, ışıktan daha yavaş olan bir cismi ışık hızına ulaştırmak sonsuz miktarda enerji gerektirmektedir. Görelilik, her zaman ışıktan daha hızlı hareket eden takyonların teorik olasılığını yasaklamamasına rağmen, kuantum alan teorisi kullanılarak analiz edildiğinde, ışık hızından daha hızlı bir şekilde bilgi iletmek için takyonları kullanmak aslında mümkün görünmemektedir. Ayrıca takyonların varlığı hakkında üzerinde çoğunlukla anlaşılan kanıtlar yoktur. Işıktan hızlı nötrino anomalisi nötrinoların muhtemelen takyon olduğunu iddia etmişti ancak daha ileri bir analizden sonra deney sonuçlarının geçersiz olduğu bulundu. Başka bir deneyci grubu, bir teorinin varsaydığı radyasyon eksikliğinin, nötrinoların aslında ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceğini gösterdiğini belirtmiştir. OPERA ekip lideri Dario Autiero ve CERN araştırma direktörü Sergio Bertolucci diğer açıklamaların radyasyon yoluyla nötrino enerji kaybının eksikliği için mümkün olduğunu vurgulamışlardır.
Genel görelilik teorisi, kütle enerjisi ve momentum akışının neden olduğu uzay zamanın bükülmesi açısından yerçekimini kapsaması için özel teoriyi genişletmiştir. Genel görelilik evreni bir alan denklemleri sistemi altında tanımlamaktadır. “Kapalı zaman eğrilerine” izin veren bu denklemlerin çözümleri bulunmaktadır ve dolayısıyla da geçmişe seyahat vardır. Bu çözümlerin ilki Kurt Gödel tarafından önerilmiştir ve Gödel metriği olarak bilinmektedir. Ancak Gödel’in (ve diğerlerinin) örneği, evrenin sahip olmadığı fiziksel özellikleri olmasını gerektirmektedir. Genel göreliliğin bütün realistik durumlar için kapalı zaman eğrilerini yasaklayıp yasaklamadığı bilinmemektedir.

Aykırı solucan deliği olarak da bilinen uzay zaman bükülmesi olmaksızın bir solucan deliğinden geçmek imkânsız olmasına rağmen, solucan delikleri, Einstein’ın genel görelilik alan denklemlerince de uygun görülen varsayımsal uzay zaman bükülmesidir. 
Aykırı solucan deliğini kullanan bir zaman makinesi (varsayımsal olarak) şu şekilde çalışmaktadır: solucan deliğinin bir ucu, belki ileri bir itici güç sistemiyle, ışık hızının önemli bir kısmına kadar hızlandırılır ve daha sonra eski konumuna tekrar getirilir. Alternatif başka bir yol da solucan deliğinin bir girişini alıp diğer girişinden daha fazla çekime sahip olan cismin çekim alanı içerisine hareket ettirmek ve daha sonra diğer girişe yakın bir pozisyona getirmektir. Zaman genişlemesi, dışarıdan da gözlenebileceği gibi, bu iki metot için de, sabit uçtan daha az zaman geçmesi için hareket ettirilen solucan deliğinin sonuna neden olur. Ancak solucan deliğinin her iki ucundaki senkronize saatler (iki uç nasıl hareket ederse etsin), solucan deliğinden geçen bir gözlemcinin gördüğü gibi her zaman senkronize şekilde kalsın diye zaman, solucan deliğinin içerisinde dışarısından farklı olarak bağlanır. Bu, hızlanmış uca giren gözlemcinin, sabit uç, hızlanmış ucun girişten önceki andaki zamanıyla aynı olduğunda sabit uçtan çıkacağı anlamına gelmektedir. Örneğin, eğer gözlemci solucan deliğine girmeden önce hızlandırılmış uçtaki saatin 2007yi, sabit uçtaki saatin 2012yi gösterdiğini bildirirse, o zaman sabit uçtaki tarih 2007yi gösterdiğinde zamanda geçmişe yapılan ve dışarıdaki gözlemcilerin de gördüğü bu yolculukta gözlemci sabit uçtan çıkar. 
Böyle bir zaman makinesinin önemli bir sorunu, makinenin, zamanda sadece ortaya ilk çıkışı kadar geçmişe gitmesinin mümkün oluşudur. Esas itibarıyla, zaman makinesi zamanda kendi kendine hareket eden bir alet olmaktan ziyade zamandan geçen bir yoldur ve teknolojinin kendisinin zamanda geriye götürülmesine izin vermeyecektir. Bu durum Hawking’in gözlemine yeni bir alternatif sağlayabilir: zaman makinesi bir gün yapılacak ancak henüz yapılmadı, bu yüzden de gelecekteki turistler zamanda bu kadar geçmişe ulaşamayacaklar. 
Solucan deliklerinin doğasıyla ilgili günümüz teorilerine göre, aykırı bir solucan deliğinin yapımı negatif enerjili bir maddenin (sıklıkla “egzotik madde” olarak bilinir) varlığını gerektirmektedir. Daha teknik bir şekilde anlatacak olursak, solucan deliği uzay zamanı zayıf, güçlü ve hâkim enerji durumlarıyla, sıfır enerji durumu gibi çeşitli enerji durumlarına uymayan bir enerji dağılımını gerektirmektedir. Fakat kuantum etkilerinin küçük, ölçülebilir sıfır enerji durumu ihlallerine neden olabileceği bilinmektedir ve çoğu fizikçi gerekli negatif enerjinin, kuantum fiziğindeki Casimir etkisiyle aslında mümkün olabileceğine inanmaktadır. İlk hesaplamalar oldukça büyük bir negatif enerjinin gerekli olduğunu öne sürmesine rağmen, daha sonraki hesaplamalar negatif enerji miktarının isteğe bağlı olarak küçük de olabileceğini göstermiştir.

Matt Visser 1992’de böyle indüklenmiş bir saat farkıyla solucan deliğinin iki ağzının, solucan deliğinin ya çöküşüne ya da iki ağzın birbirini itelemesine neden olacak kuantum alanı ve çekim alanı etkileri ortaya çıkmadan bir araya getirilemeyeceğini savunmaktadır. Bu yüzden, nedensellik ihlalinin ortaya çıkması için iki ağız yeterince birbirine yaklaşamaz. Ancak 1997'deki bir makalede Visser, bunun nedensellik ihlalinin mümkün olduğuna bir kanıt olmaktan ziyade muhtemelen klasik kuantum çekim teorisindeki bir hata olduğu sonucuna varmasına rağmen, simetrik bir poligonda düzenlenmiş N sayıda solucan deliğinin karmaşık bir "Roman halkası (yüzüğü)" (Adını Tom Roman’dan almıştır) konfigürasyonunun hala zaman makinesi olarak hareket edebileceğini varsaymıştır.

Bir diğer yaklaşım, 1936da Willem Jacob van Stockum ve 1924te Kornel Lanczos tarafından keşfedilen bir GR çözümü olan genellikle Tipler silindiri olarak bilinen yoğun dönen bir silindiri içermektedir. Ancak 1947'de Frank Tipler’in analizine kadar kapalı zaman eğrilerine izin veren bir şekilde tanınmadı. Eğer bir silindir sonsuz şekilde uzunsa ve kendi uzun ekseninde yeterince hızlı dönüyorsa, o zaman spiral bir yolda silindir etrafında uçan bir uzay gemisi zamanda geriye gidebilir (ya da spiralinin yönüne bağlı olarak geleceğe). Ancak gerekli olan yoğunluk ve hız o kadar büyüktür ki sıradan cisim silindiri oluşturmak için yeterince güçlü değildir. Kozmik bir şeritten benzer bir araç yapılabilir fakat bu araçların hiçbirisinin var olduğu bilinmemektedir ve yeni bir kozmik şerit yaratmak mümkün görünmemektedir.
Fizikçi Robert Forward, genel göreliliğin kuantum mekaniğine sade bir uygulanmasının zaman makinesi yapmak için başka bir yol ileri sürdüğünü belirtmektedir. Güçlü bir manyetik alandaki ağır bir atom çekirdeği, yoğunluğu ve “spini (dönüşü)” bir zaman makinesi yapmak için yeterli olan bir silindirin içine uzayacaktır. Ona yansıtılan gama ışınları bilginin (cismin değil) zamanda geçmişe gönderilmesine izin verebilir. Ancak Forward, görelilik ve kuantum mekaniğini birleştiren tek bir teoriye sahip olana kadar, böyle spekülasyonların mantıksız olup olmadığı hakkında hiçbir fikre sahip olmayacağımızı belirtmektedir.

Genel göreliliğe göre zayıf enerji durumunun sağlandığı, yani negatif enerji yoğunluğu olan hiçbir bir cismi (egzotik cisim) bulunmadığı bir bölgede, özel bir zamanda zaman makinesi (yoğun olarak Cauchy Ufku meydana getiren bir zaman makinesi) yapmanın imkânsız olduğunu gösteren teoremi kanıtlayan Stephen Hawking, dönen silindirlere ya da kozmik şeritlere dayalı zamanda yolculuk planlarına karşı daha önemli bir itirazda bulunmuştur. Tipler, eğer spin (dönüş) oranı yeterince hızlı olursa, sonlu silindirin kapalı zaman eğrileri oluşturabileceğini ve matematiksel olarak analizi daha kolay olan sonsuz uzunluktaki silindirler gibi çözümleri ileri sürmesine rağmen, bunu kanıtlayamamıştır. Ancak Hawking, teoreminden dolayı, “Bu, her yerde pozitif enerji yoğunluğu ile yapılamaz! Sonlu bir zaman makinesi yapmak için, negatif enerji gerektiğini kanıtlayabilirim.”demiştir. Bu sonuç, Hawking’in “ nedensellik ihlalleri, bükülme aykırılıkları olmadan uzay zamanın sonlu bir bölgesinde meydana gelmektedir olayını” incelediği kronoloji koruma varsayımı üzerine olan 1992 yılındaki makalesinden gelmektedir ve “yoğun şekilde meydana gelen bir Cauchy ufku olacağını ve genel olarak tamamlanmamış olacak bir ya da daha fazla kapalı sıfır jeodeziler içerdiğini kanıtlamaktadır. Lorentz basıncını ve alanını ölçen geometrik miktarların sürekli olarak bu kapalı sıfır jeodeziler etrafında artmakta olduğu belirtilebilir. Eğer nedensellik ihlali yoğun