Aunque el sentido del tiempo no está asociado con un sistema sensorial específico, la labor de los psicólogos y neurocientíficos indica que el cerebro humano tiene un sistema que regula la percepción del tiempo.
Este es un sistema altamente distribuido incluyendo la corteza cerebral, e, cerebelo y los ganglios basales como sus componentes.
Un componente en particular, los núcleos supraquiasmático, es responsable de los ritmo circadiano (o diario), mientras que otros grupos de células parecen ser capaces de un "cronometraje" de corto alcance.
El sentido del tiempo se ve afectada en algunas personas con enfermedades neurológicas como la enfermedad de Parkinson y el trastorno por déficit de atención.
La percepción humana del tiempo es subjetiva y variable. Por ejemplo, el tiempo puede parecer lento cuando uno espera con impaciencia la llegada de un evento específico.
Un día de clases puede ser interminable para un estudiante que está a la espera de la campana que indica que las clases han terminado.
El proverbio tradicional que describe este efecto es
Olla que se observa nunca hierve.
Las sustancias psicoactivas pueden alterar la percepción del tiempo.
Los estimulantes pueden llevar los seres humanos y a las ratas a sobreestimar los intervalos de tiempo mientras que depresivos pueden tener el efecto contrario. El nivel de actividad de los neurotransmisores en el cerebro como la dopamina y la adrenalina puede ser la razón para ello.
Los errores en la estimación de intervalos de tiempo podría ser causado por diferentes niveles de neurotransmisores en el cerebro.
Las personas que han sido hipnotizadas pueden subestimar la duración de su trance.
En un experimento que compara un grupo de sujetos con edades comprendidas entre 19 y 24 y un grupo de entre 60 y 80 se les pidió que calcularan cuando pensaban que habían pasado tres minutos, se constató que la estimación del grupo de jóvenes fue en promedio de 3 minutos y 3 segundos, mientras que el grupo de edad promedio de 3 minutos y 40 segundos, lo que indica un cambio en la percepción del tiempo con la edad.