La dilatazione temporale gravitazionale o dilatazione gravitazionale del tempo è l'effetto per cui il tempo scorre a differenti velocità in regioni di diverso potenziale gravitazionale; minore è il potenziale gravitazionale (più vicino al centro di un oggetto massivo, per esempio sulla superficie terrestre), più lentamente scorrono gli orologi. Sulla Stazione Spaziale Internazionale, con un alto potenziale gravitazionale (lontano dal centro massivo) un orologio scorre velocemente. Albert Einstein in origine, previde questo effetto nella sua teoria della relatività e da allora è stato confermato dalle prove della relatività generale.
Ciò è stato dimostrato osservando che gli orologi atomici a differenti altitudini (e perciò a diverso potenziale gravitazionale) mostrano alla fine tempi differenti. Gli effetti rilevati in tali esperimenti sono estremamente piccoli, con differenze misurate in nanosecondi.
La dilatazione temporale gravitazionale venne descritta per la prima volta da Albert Einstein nel 1907[1] come una conseguenza della relatività ristretta nelle strutture accelerate di riferimento. Nella relatività generale, è considerata come la differenza nel passaggio di tempo proprio a posizioni diverse come descritte da un tensore metrico di spazio-tempo. L'esistenza della dilatazione temporale gravitazionale venne per la prima volta confermata direttamente dall'esperimento di Pound-Rebka.