W kinematyce jednowymiarowej ruch opisuje się za pomocą wykresów położenia w funkcji czasu, na których nachylenie i kształt linii ujawniają cechy ruchu wykraczające poza samo położenie obiektu. Diagram czasoprzestrzenny jest w istocie takim wykresem, w którym zamieniono kierunki osi: oś pionowa odpowiada współrzędnej czasowej, a oś pozioma – przestrzennej.
W zastosowaniach relatywistycznych oś czasu skaluje się zwykle przez prędkość światła c i oznacza jako ct. Dzięki temu wielkość odkładana na osi czasu ma wymiar długości, taki sam jak współrzędna przestrzenna x, a linia świata światła jest nachylona pod kątem 45°. Przy takim wyborze osi im bardziej linia świata obiektu odchyla się od osi czasu, tym większa jest jego prędkość względem danego układu.
Diagram w fizyce Newtona thumb|W fizyce Newtona oś czasu pochyla się do ct′ dla obserwatora w ruchu, lecz oś przestrzenna x pozostaje wspólna (czas absolutny). Zdarzenie A otrzymuje ten sam czas u obu obserwatorów
Aby porównać współrzędne mierzone przez różnych obserwatorów, rozważa się dwa układy odniesienia S i S′ w tak zwanej konfiguracji standardowej.