穿越時空是指人或物體從一箇時間點跨越到另一箇時間點的過程，通常包括時間和空間的移動。
穿越時空包括兩種情況，時間穿越是地理座標不變的情況下，改變時間的軸線，前往這一個座標的過去某一箇時間，或者未來的某個時間段，這種穿越也叫時間旅行。空間穿越是人或物體在極短的時間內，從一箇地理座標上，移動到另外一箇地理座標上，這種穿越也叫瞬間移動。
儘管在流行文化中，穿越時空的概唸經常出現在電影、電視劇或小說中，但在現實中，穿越時空還未被廣泛證實，有一些理論試圖解釋如何可能實現時空穿越，例如通過接近光速旅行可能使時間相對減慢，從而理論上實現時間旅行。