Ačkoli smysl pro čas není spojen se specifickým smyslovým systémem, práce psychologů a neurovědců naznačuje, že náš mozek má systém, kterým se řídí vnímání času. Jedná se o vysoce distribuovaný systém, jehož součástí je mozková kůra, mozeček a bazální ganglie. Jedna konkrétní složka, suprachiasmatické jádro, je zodpovědné za cirkadiánní (nebo denní) rytmus, zatímco jiné buněčné shluky se zdají být schopny kratšího časového úseku. Smysl pro čas je narušen u některých pacientů s neurologickými onemocněními, jako je Parkinsonova choroba a porucha pozornosti.
Psychoaktivní drogy mohou také narušit vnímání času, protože lidé užívající stimulanty mají tendenci podceňovat časové intervaly, zatímco lidé užívající depresiva mají tendenci je přeceňovat. Tento nedostatek správných odhadů je obecně připisován myšlence, že čím více neurotransmiterů je aktivních v našem mozku, tím určuje poměr, v jakém naše vědomé a podvědomé já může vnímat vnímání ve vztahu k času. Neurotransmitery jako dopamin a adrenalin jsou také považovány za částečně zodpovědné za vnímání času.
Představte si, že jedete v autě, bez tachometru, rychlostí 100 km/h. Pak minete dopravní značku, která vám říká, že maximální povolená rychlost je nyní 50 km/h. Zjistíte, že bez pomoci tachometru zpomalíte na rychlost kolem 70 km/h. Tento jev je způsoben schopností mysli měnit vědomé vnímání, podobně, jako když se díváte na závěrečné titulky filmu a pak přesměrujete své vidění jinam, vaše vidění vypadá, že se otáčí opačným směrem, než ve kterém se pohybovaly kredity. To je funkce mozku, o které se předpokládá, že je používána k udržování vnímané rovnováhy přizpůsobené našemu prostředí. Bez tohoto mechanismu bychom nebyli schopni naladit se na naše současné prostředí s jeho denními a ročními cykly.
Kniha Stevena Hawkinga ‚Stručná historie času‘ se tohoto tématu stručně dotýká. Hawking naznačuje, že vnímání času je poměr; Unit of Time : Time Lived. Například jedna hodina až šest měsíců by byla přibližně „1:4032“, zatímco jedna hodina čtyřicetiletému člověku by byla „1:349 440“.