时间倒流亦称时间倒转、时光倒流，概念和科幻故事中常见的时间旅行中回到过去的时代不同，是指该人物或物体或背景（可以是整个地球或其局部）状况变回到某时段的情形。
这是以狭义相对论中接近光速的物体中的时间变慢，但该物体只是本身的时间变慢，不会有追不上外界观察者的情形为基础，而推论出假如有超光速物体，其时间将倒流。生物将出现死者复活和返老还童，死物亦可变回某时段前的状态。然而事实上，狭义相对论指出光速是宇宙中速度的上限，并不允许物体超光速，除非它从诞生开始就是超光速的（快子）。纵使如此，快子并不能用作传递讯息给过去的人。Gerald Feinberg认为，与时间顺流的快子，跟与时间倒流但吸收负能量的快子，是一模一样的，因此并没有违反因果律。
费曼曾经研究狄拉克方程而发现，假如将时间方向逆转同时将电子电荷颠倒，则方程依然成立。即是说，一粒时光顺流的正电子，其实等同一粒时光倒流的电子。因此所谓的反物质，其实就是倒著时间方向的正物质，是为CPT对称。
纵使如此，反物质的运动，跟快子的情况一样，并不违反因果律。当电磁波的超前波和延迟波相加时，违反因果律的项次会互相抵消。若果没有了反物质，因果律反而会瓦解。
费曼和他的老师惠勒进一步假设，整个宇宙其实也许只是相同一粒电子在时间轴中从大霹雳到宇宙末日之间来来回回地走动，这也是为何所有电子彼此之间毫无分别。
亦有认为假如可视宇宙质量够大的话，当扩张到极限便会出现大挤压，而整个宇宙时间可能将倒流。
想像一个瓷杯从桌上滑落被打碎，如果将其录像并播放，很容易看出录像是正放还是倒放的，因为我们从未见过碎片突然离开地面，并跳回桌子上形成一个完整的杯子的情形。对此，通常的解释是这违反热力学第二定律，即任何封闭体系中，熵（无序度）总是随时间而增加。
相对下经典科幻电影《回到未来》（Back to the Future）系列中的逆向时间旅行，实际上涉及一种叫“类时”的提法，这种时间移动被索恩称为“闭合类时曲线”。时间旅行者本身意识不回到过去，带着未来的记忆到过去并且继续向前，而回到过去的背景中并可以见到过去的自己。相对下在在时间倒流中人物不和过去相遇，只是一切重新开始亦没有未来的记忆。
但亦有另一种说法指出，《回到未来》中的时间模型，其实是当旅行者回到过去，宇宙会分化成两个平行宇宙，电影中的布朗博士就曾走到黑板前，划下两个平行宇宙的分叉时间线。
