多維空間只是一種科學設想，目前還沒有可靠的證據，能證明多維空間的存在。
二十世紀以前的物理學，描述世界由三維空間和一維時間組成，空間維度和時間維度完全獨立，既所謂的絕對空間和絕對時間。
進入二十世紀後，狹義相對論把空間和時間統一起來，稱為四維時空，時間和空間再也不是獨立的事物，而是在某些情況下，時間維度和空間維度可以被壓縮或者拉長，甚至相互轉化。
隨著科學理論的發展，科學家開始思考，在四維時空之外，是否還存在更高的維度，由於時間維度和空間維度存在本質區別，所以一般情況下我們稱多維空間，而不是多維時空。在很多小說和影視作品中，也引用多維空間的概念。
多維空間的模型，在數學上進行描述相對容易，最簡單的就是增加維度變量，但是要引用到物理概念上卻很難；比如著名卡拉比—丘成桐空間，就是數學家丘成桐從數學上證明存在的六維空間。
卡拉比—丘成桐空間是蜷縮的高維空間，物理上預言，該空間存在於普朗克尺度，所以當前物理手段無法探測該空間的存在；不過該六維空間在三維空間中的投影，可以用計算機模擬出來，如下圖所示：
其投影就如攥成一團的紙團，實際的卡拉比—丘成桐空間要複雜很多，如果一個三維人進入六維的卡拉比—丘成桐空間中，那麼他能從各個方向看到自己的樣子，甚至還能看到自己的後腦勺。
一些相對前沿的物理理論，比如超弦理論，就提出宇宙由十維空間加一維時間組成，在138億年前的宇宙大爆炸中，有七個維度的空間蜷縮在普朗克尺度，只有三個維度的空間被展開。
這一設想非常新穎，因為以往的任何科學理論，包括經典力學、量子力學和相對論，都沒有對宇宙的維度做出限制，比如相對論和量子力學，可以很容易推廣到任何更高的維度。
而在超弦理論中，要求宇宙至少有十一個維度，如果少於十一維度，超弦理論的數學結構就會不完備，這是非常有意思的事。
關於高維空間的相關理論，還有膜理論、平行宇宙理論等等，都對其有不同的解釋，不過目前還沒有任何科學證據，能證明高維空間的存在。
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