ドラえもんタイプは歴史が改変されるとパラレルワールドとして保存されないが、歴史を大幅に改変することが出来るパターン（『鉄人兵団』ではしずかがタイムマシンで敵側の歴史を大幅に改変し、地球の危機を救っている）と、過去を改変することは出来ても歴史の大筋を変える事は出来ないパターン（のび太としずかが結婚しようとしまいと、玄孫のセワシが産まれている）に分かれる。

トランクスタイプは歴史が改変されても元の歴史はパラレルワールドとして保存されるが、タイムトラベルした本人の歴史は変わらない。

また大抵過去を変えてもタイムトラベルした人達は歴史の改変が適用されない（逆ウラシマ効果）。

タイムパラドックスの無い過去への移動方法

「セーブ」ができるRPGのように、過去の世界そのものを何らかの形で保存し、現在の世界を移動者以外全て過去の状態に塗りつぶすという方法をとれば、一応タイムパラドックスが生じることはない。ただ、このタイプのタイムトラベルだと、移動した分だけの年齢差のある移動者が増えることになる。

時間移動を利用した犯罪

タイムパラドックスの問題を逆手に取ったのが、時間移動を利用した犯罪行為であり、そうした事態が発生する作品は必然的にタイムトラベルものには多くなる。

現在の技術を過去に持ち込めば、移動先の時代においては圧倒的な文明技術を独占できることになる。未来の技術を現在に持ち込んだ場合も同様である。
歴史を知った上で、ターニングポイントとなる発明品を、その時代に移動して自らが先回りして開発することで、莫大な富を得られる可能性がある。
同じく歴史を大きく動かした人物を抹殺することにより、後の歴史を世界規模で変えることができる。

そうした犯罪に対する警察組織であるタイムパトロールなどが登場する機会も必然的に多くなる。ただし、時間移動を利用した犯罪に対処する法律が制定される前にそれらの行為を行ってしまえば、タイムパトロールによる処罰は事後法になるため、事後法が認められない限りは処罰できないという抜け穴もある。

バタフライ効果

本来はカオス理論の用語。気象学者ローレンツが1972年に行った講演の副題、

「ブラジルで蝶がはばたくとテキサスにトルネードが起こるか?」が語源とされる。

ローレンツの言葉にあるように、初期値の微細な違いが、不確定性の積み重ねによって、

結果を大きく変動させる、という理論である。

タイムトラベルの問題においては、過去に行った少数の人間の些細な行動の違いが、

未来においてある人間の運命を変えたり人類全体の命運すら左右する、

といった現象がこれに相当する。

つまり時間旅行さえできれば、それ以外の武力や人材、資金などが乏しくても、

容易に巨大な問題を処理しあるいは強い権力を行使することができるわけだ。

上記の時間移動による犯罪ともたやすく結びつく理由にもなっている。

現実におけるタイムトラベル

未来へのタイムトラベル

相対性理論によると「運動している物体の時間は（運動していない物体に比べて）遅れる」（いわゆるウラシマ効果）ので、ただ運動するだけで未来へタイムトラベルしているともいえる。ただし現在最も速い宇宙船にのったとしてその時間の遅れは1年で0.05秒くらいなので一般人の日常生活レベルでは誤差の範囲である（カーナビなどに使われるGPSではバカにならないレベルなので日々調整が行われている）。

また重力の強いところでも時間が遅れるので、ブラックホールや中性子星のような高重力天体のそばに行って戻ってくれば未来へのタイムトラベルが可能である（「トップをねらえ!」の二人はこの効果により12257年後に帰還した。）。もちろんそんなところに行って無事帰ってくることは現在の科学力では不可能だが。

コールドスリープによって主観の上では未来へタイムスリップする事は理論上は可能。(※客観的には仮死状態になっているだけなのだが···)

タイムトラベルモノの創作物においても、コールドスリープを用いて擬似的にタイムトラベルを果たしている作品は少なくない。

現実にも、現在の医学で治療不可能な重病を持つ患者が、未来の医学に希望を託してコールドスリープしているケースもある。

もっとも、現在の科学ではコールドスリープから目覚めさせる事は不可能。今後目覚めさせる事ができるかどうかも不明。さらに言うなら、そもそもコールドスリープした時点で死亡している可能性すらある。希望を託すには、あまりに危険な賭けである。

過去へのタイムトラベル

過去へのタイムトラベルは未来へのものに比べて格段に難易度が上がる。

現在「可能性がある」とされているものにワームホールを使ったもの、宇宙ひもを使ったものなどがある。

また超光速粒子（タキオン）が存在するならば過去へのタイムトラベルが可能になるとされているが、現在のところ発見される見通しはない。

2011年にCERNによってニュートリノの速度が光をも上回るという測定結果の発表がされた(正確には測定結果を信じられず、第三者にミスの洗いだしを依頼する為に公表したが、"ミスの洗いだしの依頼の為"が広がる内に抜け落ちてしまった)事で、この結論が揺らぎ、将来的にはタイムマシンの可能性も有り得るかもしれないと、一時物理学界が騒然となった。

しかしケーブルの緩みなどの実験の不備が指摘され、2012年6月2日、国際研究グループ「OPERA」がそれらの不備を解消して再実験を行ったところ、ニュートリノの速度と光速に明確な差は無く、事実上ニュートリノが光速を越える説は撤回された。