thumb|Jakościowa ilustracja paradoksu. Człowiek poruszający się nieinercjalnie – zaznaczony na czerwono – ulega dylatacji czasu.
Paradoks bliźniąt, paradoks zegarów – eksperyment myślowy w szczególnej teorii względności, którego domniemana sprzeczność ma wykazywać nieprawdziwość tej teorii. Paradoks wynika z wyciągania wniosków z fałszywych założeń.
Paradoks bliźniąt ma ogromne znaczenie dydaktyczne, gdyż jest bardzo często wykorzystywanym zagadnieniem, na przykładzie którego tłumaczone są konsekwencje szczególnej teorii względności, a dokładna analiza paradoksu pomogła zrozumieć tę teorię wielu pokoleniom uczniów.
Treść Na Ziemi (lub w dowolnym punkcie wszechświata, przy założeniu, że z miejscem tym jest związany układ inercjalny) rodzą się bliźnięta. Jeden z nich pozostaje na Ziemi, a drugi, wysłany szybkim statkiem kosmicznym w przestrzeń kosmiczną, po pewnym czasie zawraca, ląduje na Ziemi i spotyka się ze swoim bratem bliźniakiem. Im statek będzie szybszy, tym spodziewany efekt będzie większy.