时间治疗学是按照时间生物学的原理，根据机体生理和病理节律的特点以及治疗方法本身时间节律的特点，制订最适时间的治疗方案，以收到预防和治疗疾病最佳效果的目的。

在实际药物治疗中应用时间药理学的知识来提高疗效，减少不良反应的治疗方法称为时间治疗(chronotherapy)，这个研究领域叫时间治疗学(chronotherapeutics)。从广义上讲，时间治疗学不仅包括药物的时间治疗，还包括放射和免疫时间治疗，外科手术、器官移植的最佳时间选择等。对于因某些生理节律出现障碍或发生变化，因而引起疾病时，可采用施加同步因子或物理方法等手段，使失同步的节律恢复正常，以达到治疗的目的至于利用生理和病理节律以诊断和预防疾病，例如乳房表面温度昼夜节律的变化可用于人类乳腺癌早期诊断，以便及早防治，均属时间治疗学的范畴。

时间治疗学的主要特点是利用时间因素作为手段分离一种疗法的疗效和毒副作用，使疗效更为突出而毒副作用得以避免或减轻。

对于各种择时治疗来说，关键在于选定治疗的时间。但是由于内在时间机构的个体差异，以及各种外界因素的影响，常使人体生理、病理节律出现个体差异。因此，只规定治疗的时钟时间，难以满足择时治疗的要求，可靠的办法是选择和测定标志节律作为参比，来确定一昼夜中用药的时间。标志节律通常可用无损伤技术测定的节律，如体温、血压、尿液成分等。标志节律尚可用作诊断和预防疾病的指标，某些疾病的发生常由于正常生理节律出现变化所致，如果正常的标志节律发生改变，预示疾病可能发生，应及时预治。

当前，时间治疗学的主要研究领域有：①药物的择时治疗；②择时放疗；③择时免疫治疗；④肿瘤的择时化疗；⑤择时外科手术治疗；⑥中医药和针灸的择时治疗等。

军事科学院军事医学研究院研究员李慧艳团队和张学敏院士团队发现大脑视交叉上核（SCN）神经元的初级纤毛是调控机体节律的细胞器，揭示出“有形”生物钟的存在及其节律调控机制。这一发现于2023年6月2日发表在国际权威学术期刊《科学》，让科研人员为后续发现药物、解决相关健康问题，为节律紊乱所致疾病的治疗提供了原理遵循。由于缺乏对生物节律调节机制的认识，当前国际上尚未能研究出基于生物节律的有效治疗药物。此次有关生物钟的重要发现，也是中国脑科学研究的一次重大突破。