与空间时间相比，停留时间表示在进口条件下处理一个反应器体积的流体所需要的时间。在实际工业反应器中，由于物料在反应器中流速不均匀，或因反应器结构造成与主体流动方向相反的逆向流动，或内部形成沟流、环流、短路、死角等偏离理想流动情况，使得物料在反应器中停留时间长短不均，因而物料的反应程度也不均匀，出口处物料的转化率实际是经历了不同反应时间的平均转化率。为了能定量地确定出口物料的转化率和产物分布，就必须定量地描述出口物料的停留时间分布。停留时间分布可以定量地评估反应器内流体的返混程度。

物料在反应器中的停留时间分布是一个随机过程。根据概率理论，可以借用两种概率分布定量描绘物料在流动系统中的停留时间分布，这两种概率分布包括停留时间分布密度函数E（t）和停留时间分布函数F（t）。停留时间分布的实验测定方法主要有脉冲示踪法和阶跃示踪法。

在吸附问题研究中，气体在固体表面上发生吸附作用时，被吸附分子与气相中的分子处于动态平衡。气体分子被吸附至其脱附回到气相所经历的时间称为平均停留时间，又称吸附时间。平均停留时间与吸附分子垂直于表面的振动周期（或近似地视为固体表面原子或分子的振动周期）、脱附活化能和温度有关。研究平均停留时间对了解吸附动力学有重要意义。