时间知觉是怎么产生的呢？1996年，杜克大学的神经科学家沃伦·梅克（Warren Meck）在期刊《大脑认知研究》（Cognitive Brain Research）上发表的文章称，大鼠身上对分秒尺度的时间认知和释放多巴胺的大脑基底核有关，与此同时，短时记忆和释放乙酰胆碱的大脑额叶有关，这两个系统的协同作用让我们可以辨别时间。而早在1989年，俄勒冈州立大学的理查德·伊夫里（Richard Ivry）和斯蒂文·基尔（Steven Keele）就观察到小脑在人的时间功能中扮演着重要角色。而另一个重要的感知时间区域则由巴罗神经研究所的巴德·克莱格（Bud Craig）所发现，即前岛叶皮质。这个区域被认为与人的“自我意识”产生有关，饥饿、痛苦、疼痛等感觉都来自于此，涉及情绪的形成。
由此我们可以猜想，时间知觉受情绪的影响非常之大。在日常经验中，的确如此，苦闷中度过的时间（如失恋后）漫长无度，一场糟糕的艺术表演会让人如坐针毡，与此相对的是美好愉悦的时光总嫌过得太快。这种效应在研究中也得到一系列证实。如法国里尔第三大学的马里恩·努利亚纳（Marion Noulhiane）等人在2007年发表文章称消极音效比积极音效让人觉得时间更漫长，布莱斯·帕斯卡大学的桑德林·吉尔（Sandrine Gil）等人2009年的文章指出抑郁症患者也会觉得时间过得更慢。还有佛罗里达州立大学社会心理学罗伊·鲍迈斯特（Roy Baumeister）做的一个和社会拒绝有关的实验：研究者营造了一个场景，让部分受试的志愿者认为自己不被其他人所欢迎（没有人愿意和他/她同组），而让另一部分认为自己很受欢迎（所有人都愿意和他/她同组），等所有人都相信了伪造的设定之后，就要开始对40秒的时间做出估算，结果发现“受欢迎组”对40秒的估计平均为42.5秒，“被拒绝组”对40秒的估计平均为63.6秒。这一差异可以解释为，被拒绝让志愿者变得更敏感，时间知觉也被拉长了。
有一个非常值得注意的群体，在时间感知能力上异于常人，那就是有注意力缺陷多动障碍（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）的儿童，据调查显示发病率在3%～7%。这些孩子很容易烦躁，精神无法集中。近十几年来数个研究显示，这种症状和对时间的认知失调有很大关系：几分钟就会被他们认为是一小时。20世纪90年代提出的注意闸门模型（Attentional Gate Model）理论可以用来解释这一现场，该理论认为人身上有个机制，用来连续对大脑发射脉冲，大脑中的闸门则负责记录下每一次脉冲，因为ADHD患者的脉冲频率比正常人要高，他们就会认为过去了更长时间。