多元宇宙是一个理论上的无限个或有限个可能的宇宙的集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空间、时间、物质、能量以及描述它们的物理法则和物理常数。多元宇宙所包含的各个宇宙被称为平行宇宙（paralleluniverses），亦称平行世界（parallelworlds）、平行时空（parallelspacetimes）、平行次元（paralleldimensions）和代替宇宙（alternativeuniverses）。
　　平行宇宙是指从某个宇宙中分离出来，与原宇宙平行存在着的既相似又不同的其他宇宙。在这些宇宙中，也有和我们的宇宙以相同的条件诞生的宇宙，还有可能存在着和人类居住的星球相同的、或是具有相同历史的行星，也可能存在着跟人类完全相同的人。同时，在这些不同的宇宙里，事物的发展会有不同的结果：在我们的宇宙中已经灭绝的物种在另一个宇宙中可能正在不断进化，生生不息。
　　相互平行的两个宇宙，既不重合，也不相交，可谓“井水不犯河水”。虽然有时通过一些偶然的事件，两个宇宙能相互感知对方的存在；但一般而言，仍是“鸡犬之声相闻，老死不相往来”。
　　有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻，它们可能处于同一空间体系，但时间体系不同，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。
　　理论上说，想要穿梭于平行宇宙，就需要穿过虫洞，或者使用大量的能量来人为制造虫洞来穿梭于平行宇宙，也许在不久的将来，人类能够前往距离地球最近的虫洞——银河系的中心来一探个究竟。
　　平行宇宙的概念，并不是因为时间旅行悖论提出来的，它是来自量子力学，因为量子力学有一个不确定性，就是量子的不确定性。平行宇宙概念的提出，得益于现代量子力学的科学发现。在20世纪50年代，有的物理学家在观察量子的时候，发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成，所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态，那么宇宙也有可能并不只是一个，而是由多个类似的宇宙组成。
　　从20世纪20年代起，许多物理学家都为量子力学提出了不同的“诠释”，目的是为测量问题提供一个可靠的解释，并能让人们理解波函数的坍缩。在量子力学中，微观粒子的状态用波函数（Wavefunction）来描述。当微观粒子处于某一状态时，它的力学量（如坐标、动量、角动量、能量等）一般不具有确定的数值，而具有一系列可能值，每个可能值以一定的概率出现（宏观物体处于某一状态时，它的力学量具有确定的数值）。也就是说，微观粒子的运动具有不确定性和概率性。波函数就能描述微观粒子在空间分布的概率。