祖父悖论是一种时间旅行的悖论，科幻故事中常见的主题。最先由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒（René Barjavel）在他1943年的小说《不小心的旅游者》（Le Voyageur Imprudent）中提出。情景如下：

假设你回到过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死；因为你祖父母死了，就不会有你的父亲；没有了你的父亲，你就不会出生；你没出生，就没有人会把你祖父母杀死；但若是没有人把你的祖父母杀死，你是否会存在并回到过去且把你的祖父母杀死？ 这就是祖父悖论宽矛盾。

物理中的祖父悖论

平行宇宙

物理学家认为，也许世界是由无数个平行宇宙组成的，而当某人回到过去杀你的祖父母时，此人杀的其实是另一个宇宙的人（或者你的这个举动也可以创造一个新的平行宇宙），而此人的“祖父”或“祖母”的死只会使那个平行宇宙的此人不再存在，而这个平行宇宙的此人则平安无事。

在量子物理中，“多个世界”理论可以如此理解：对于每一个似乎随机的事件来说，只要它的可能性不是零，它所有可能的情形都会在不同的平行世界中发生，造成历史的分支。物理学家大卫·多伊奇（David Deutsch）认为，当你回到过去去杀你的祖父母时，你其实进入了另一个世界，杀的是另一个世界的人。（那个世界与你的世界的差别仅在于你祖父母死了）

M理论，作为至今最有可能结合5种不同的弦论的理论，是如此解释平行宇宙的：多个三维的“膜”可以同时在一个四维的宇宙（不是爱因斯坦的三维空间加一维时间；见膜宇宙学）中存在；这些膜之间的撞击会在膜中产生大量的能量——这也可以解释大爆炸是如何起源的。可是，M理论并不能解释不同膜的历史之间的关系，也不能肯定，当你回到过去时，你会进到另一个膜里面。