Nghịch lý tiền định hay vòng lặp nhân quả là nghịch lý du hành thời gian thường được sử dụng trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng. Vòng lặp nhân quả thời gian bao gồm sự kiện 1 diễn ra trước là nguyên nhân (hay ít nhất là một trong những nguyên nhân) của sự kiện 2 diễn ra sau, và bằng du hành thời gian, sự kiện 2 lại là nguyên nhân của sự kiện 1. Nghịch lý xảy ra khi nhà du hành thời gian rơi vào vòng lặp các sự kiện tiền định anh ta hoặc chị ta du hành thời gian về quá khứ. Lúc này, sự kiện 2 sẽ là sự kiện nhà du hành thời gian trở về quá khứ, và 1 là điều gì đó nhà du hành thời gian đã làm trong quá khứ khiến anh ta hoặc chị ta muốn quay trở về. Nghịch lý này đưa ra giả thuyết rằng những nhà du hành thời gian không có cách nào để thay đổi được một sự việc. Ví dụ khi một người quay về quá khứ để cứu một người khỏi tai nạn giao thông và khi ở quá khứ người đó lấy xe chạy đến nơi trước khi tai nạn xảy ra, vô tình người đó đâm trúng chính người mà họ trở về để cứu và gây ra cái chết, cái chết mà đã khiến bản thân trong tương lai muốn quay trở lại quá khứ.Lý thuyết này liên quan mật thiết đến nghịch lý bản thể ở chỗ có thứ không thể xác định được nguồn gốc độc lập, mà trong trường hợp này là lý do của chuyến du hành thời gian. Nghịch lý không ngụ ý rằng có một kế hoạch lớn hơn từ một nguồn gốc cao hơn, nó chỉ khẳng định rằng thời gian là bất biến. Chuỗi sự kiện vẫn có thể xảy ra bởi quan hệ nhân quả thay vì bởi một nguồn gốc siêu nhiên, ví dụ: Sự kiện A. Nhà bác học điên gặp Kẻ hoang tưởng lầm bầm điều gì đó về phương pháp du hành thời gian; Sự kiện B. Nhà bác học điên dành cả đời để chứng minh sự tồn tại của du hành thời gian, bỏ mặc vợ con mình khiến họ bỏ rơi ông; Sự kiện C: Nhà bác học điên trở về quá khứ để ngăn chặn điều này; Sự kiện D. Du hành thời gian khiến Nhà bác học điên trở thành Kẻ hoang tưởng. Tính tiền định của sự việc nằm ở việc nhân quả là bất biến, không phải vì một kế hoạch hay kịch bản nào đó.Bởi vì du hành thời gian có khả năng làm ảnh hưởng đến quá khứ, một cách để giải thích vì sao quá khứ không thay đổi là nói điều gì đã xảy ra phải xảy ra. Điều này có nghĩa là mọi nỗ lực thay đổi quá khứ của nhà du hành thời gian, dù vô tình hay cố ý, cũng chỉ tạo ra và hoàn thành quá khứ mà chúng ta biết bấy lâu nay thay vì thay đổi nó, và kiến thức về lịch sử của nhà du hành thời gian đã bao gồm những chuyến du hành tương lai trong kinh nghiệm ở quá khứ của bản thân (theo Nguyên tắc tự nhất quán của Novikov).Nói cách khác: nhà du hành thời gian trở về quá khứ có nghĩa là họ đã từng ở quá khứ trước đây. Vì vậy, sự tồn tại của họ ở quá khứ là đặc biệt quan trọng đối với tương lai, và họ làm điều gì đó khiến tương lai diễn ra đúng như những gì họ nhớ. Nghịch lý này liên quan mật thiết đến nghịch lý bản thể và thường xuất hiện cùng nhau.