多维空间只是一种科学设想，目前还没有可靠的证据，能证明多维空间的存在。
二十世纪以前的物理学，描述世界由三维空间和一维时间组成，空间维度和时间维度完全独立，既所谓的绝对空间和绝对时间。
进入二十世纪后，狭义相对论把空间和时间统一起来，称为四维时空，时间和空间再也不是独立的事物，而是在某些情况下，时间维度和空间维度可以被压缩或者拉长，甚至相互转化。
随着科学理论的发展，科学家开始思考，在四维时空之外，是否还存在更高的维度，由于时间维度和空间维度存在本质区别，所以一般情况下我们称多维空间，而不是多维时空。在很多小说和影视作品中，也引用多维空间的概念。
多维空间的模型，在数学上进行描述相对容易，最简单的就是增加维度变量，但是要引用到物理概念上却很难；比如著名卡拉比—丘成桐空间，就是数学家丘成桐从数学上证明存在的六维空间。
卡拉比—丘成桐空间是蜷缩的高维空间，物理上预言，该空间存在于普朗克尺度，所以当前物理手段无法探测该空间的存在；不过该六维空间在三维空间中的投影，可以用计算机模拟出来，如下图所示：
其投影就如攥成一团的纸团，实际的卡拉比—丘成桐空间要复杂很多，如果一个三维人进入六维的卡拉比—丘成桐空间中，那么他能从各个方向看到自己的样子，甚至还能看到自己的后脑勺。
一些相对前沿的物理理论，比如超弦理论，就提出宇宙由十维空间加一维时间组成，在138亿年前的宇宙大爆炸中，有七个维度的空间蜷缩在普朗克尺度，只有三个维度的空间被展开。
这一设想非常新颖，因为以往的任何科学理论，包括经典力学、量子力学和相对论，都没有对宇宙的维度做出限制，比如相对论和量子力学，可以很容易推广到任何更高的维度。
而在超弦理论中，要求宇宙至少有十一个维度，如果少于十一维度，超弦理论的数学结构就会不完备，这是非常有意思的事。
关于高维空间的相关理论，还有膜理论、平行宇宙理论等等，都对其有不同的解释，不过目前还没有任何科学证据，能证明高维空间的存在。
