时间旅行理论有至少四种基本模型（其他理论模型都从这四种衍生出来）。
【1】平行宇宙理论
该理论认为时间旅行就是穿越平行宇宙的过程，旅行者到达的是另一个宇宙里的时间线，他的一切行为对他出发时所在的时间线不再有任何影响
【2】单线自锁理论
该理论认为，时间线只有一条（不能前往平行宇宙，或平行宇宙根本不存在），时间旅行者回到过去之后，无法对他出发前的历史上已经发生过的事情做出任何改变，甚至可能会促成一些历史事件的出现
在这个理论下，因果律对整个时间线的影像都是超距的（瞬时完成，例如数亿年前的事件影响会立即造成数亿年后的改变，反之亦然）
这个理论中的历史线有一种假想的物理机制，有点像反作用力，强行改变历史者会被历史线中自动出现的抗变因素消灭，就像你给历史线一个作用力，他对你提供一个反作用力消灭你，来阻止你对它的改变
【3】单线自调理论
该理论认为，时间线只有一条（不能前往平行宇宙，或平行宇宙根本不存在），时间旅行者回到过去之后可以改变历史，而经他改变的历史会在未来产生新的结果
但因果律对整个时间线的影响是有延迟的，过去历史发生的变化，对未来不会立即造成影响，因此时间旅行者杀死自己祖母，不会导致他立即从历史中消失，但他迟早会消失，除非他再进行一次时间旅行去阻止自己杀死祖母
此理论中的历史线物理机制有点像电磁感应，过去或未来因素的变化会在整个历史线中产生感生电流，重新调整整个历史线的状态，但有延迟
【4】棋局理论
该理论认为时间线只有一条（不能前往平行宇宙，或平行宇宙根本不存在），整个时空是一个棋盘。
修改历史等于修改棋盘上棋子的位置。
无论何种修改都不会在因果律上对修改者造成影响，也就是说，修改历史者在时间旅行之初已经不受因果律限制，他对历史造成的一切影响都被历史忠实记录为新的棋局布局。
但这个理论对预测未来有个严格限制：死局理论
棋局可能变化成某种死局，这局面之下，当时间旅行者修改棋子位置（或称走棋，其实就是修改历史）时，棋子的位置会因为因果律（棋盘棋子的产生和取消规则，也就是吃子规则），导致某些棋局局面不可能出现（走棋走不出那种局面），这时候棋局就出现某种【定式】，无论在棋盘上如何走棋都走不出想要的那种结果