A temporális mechanika egyik legnagyobb kihívását a paradoxonok jelentik. Ezek közül a legismertebbet "nagyapa paradoxonnak" nevezik. Ez akkor jelentkezik, amikor egy időutazó megöli a saját nagyapját, így az egyén szülei, és persze önmaga sem születik meg. Mivel az időutazó sosem született meg, nem mehetett vissza az időben, hogy megölje a nagyapját. Ha a nagyapa nem hal meg, az időutazó mégis megszületik, és így elkövetheti a gyilkosságot. És így tovább.

A párhuzamos dimenziók elmélete a 20. században született meg, hogy ezzel magyarázzanak hasonló paradoxonokat. Röviden, az elmélet szerint minden esemény után számos új univerzum keletkezik, amelyekben a döntés minden lehetséges következménye lejátszódik. Így amikor az időutazó megöli a nagyapját, ténylegesen nem tűnnek el a történelemből, mert ekkor két univerzum születik - az eredeti, amelyben a nagyapa él, és egy új, amelyben nem. Mivel az időutazó az első univerzumból származik, a tettének következményét már a másodikban élheti meg.

Mivel közel végtelen számú lehetséges cselekedet és következmény van, a párhuzamos univerzumok száma is közel végtelen. Sok csak alig tér el a miénktől - olyan univerzumok ezek, amelyekben egy viszonylag jelentéktelen cselekedet következtében jött létre, és a cselekedetnek nincs vagy nagyon kicsi a hatása. Más világok nagyban különbözhetnek. Évszázadokig ez csak elmélet volt, de 2267-ben Kirk kapitány bizonyságot szerzett egy párhuzamos univerzum létezéséről. Az Enterprise találkozott Lazarusszal, aki megszállottan kereste egy antianyagból lévő párhuzamos univerzumbéli párját, hogy megölje. Végül nem járt sikerrel, de mind ő mind a párja a két dimenzió közötti átjáróban ragadt, mindörökkre.

Ugyanebben az évben sokkal magasabb fokú kapcsolat jött létre két párhuzamos univerzum között. Amikor egy ionviharban készült felsugározni, Kirk és más tisztek egy kicserélődtek egy alternatív dimenziból származó másukkal. Kirk egy olyan Enterprise-on találta magát, amely a Terrán Birodalomból származik, ami a Föderáció egy torzult tükörképe. A Birodalom egy harcias és terjeszkedő hatalom, aminek célja más létformák leigázása. Ebben a dimenzióban az emberekben nincs szánalom, tudásvágy vagy kedvesség. Az emberiség itt kapzsi, vad, könyörtelen és csak a legerősebb maradhat életben. Az Enterprise fedélzetén a fegyelmet egy erős fájdalmat okozó eszközzel - amit minden ember köteles hordani - tartják fenn. Az előmenetel a feljebb való meggyilkolásán keresztül vezet, így a főtisztek testőrök kíséretében járkálnak a hajón.

Habár Kirk békés úton próbál dilítiumot szerezni a Halkanról, a tüköruniverzumban a Terrán Birodalom ki akarja pusztítani az egész népet, és úgy elvenni a kristályokat. Kirknek sikerül megakadályozni a mészárlást, és meggyőzi tükör-Spockot, hogy próbálja megmenteni őket. Egy évszázaddal később több átkelés is volt a két világ között. A Deep Space Nine legénysége számos alkalommal találkozott a tüköruniverzumból származó emberrel. Ekkor ki is derült, hogy a Terrán Birodalom szétesett és a Kardassziai-Klingon Szövetség vette át a helyét. Néhány terrán szembeszállt a Szövetséggel, a föderációs legénység néhány tagjának segítségével.

2370-ben Worf hadnagy az Enterprise-D-ről áthaladt egy anomálián, s ezek után ugrálmi kezdett a párhuzamos dimenziók között. Amikor az Enterprise a jelenség vizsgálatára indult, egy hajót ért támadás után az univerzumokat elválasztó kvantumkorlát felszakadt. Ennek eredményeként több százezer különböző Enterprise verzió került egyetlen univerzumba. Szerencsére a korlátot sikerült megjavítani és minden visszatért a normális állapotba.