时间生物学的研究表明，人类及各类生物体的生命活动多数呈现节律性周期变化。生物节律（biological rhythm）是生命的基本特征之一，它广泛地存在于各类生物的生命活动中，并反映于生命活动的各个层次。生物节律既可见于宏观的生理变量，如机体组织、器官、系统的生理功能；也可见于细胞、亚细胞、分子水平的生化指标。生物节律的频率，有的很高，呈分、秒、毫秒级；也有的很低，长达月、季、年等。最常见的生物节律是昼夜节律。

机体生物节律的存在，必然影响药物的体内过程和机体对药物的敏感性，使之可能因用药时间不同而发生量或质的差异。时间药理学的主要任务是，应用时间生物学的原理和方法，研究生物节律与药物的相互关系。即一方面研究机体生理生化功能生物节律对药物作用、不良反应和药动学的影响，指导临床合理用药；另一方面，研究药物对机体固有生物节律某一个或多个环节的影响，以阐明节律产生的机制，通过人为调控生物节律，治疗某些节律紊乱性疾病。

时间药理学的进展，为临床安全合理用药，提供了一个新标准、新途径，并逐渐形成了若干相关的分支学科。

时间药动学（chronopharmacokinetics）是主要研究药物体内过程的时间节律性变化及其机制的时间药理学分支。机体许多与药物体内吸收、分布、代谢、排泄过程密切相关的生理生化功能，如吸收功能、心血管功能、体液分泌、肝肾功能、药酶活性、膜通透性等，都呈时间节律性变化，从而引起药物的药动学发生相应改变，导致相同的给药剂量，由于用药时间不同，体内血药浓度、半衰期会有很大差异，影响药物的疗效甚至产生毒副作用。时间药动学研究有助于指导制定合理的用药时间方案，使之与药物药动学的时间节律或与某些疾病发作的时间规律相适应，以获得最佳治疗效果。此外，时间药动学研究有助于阐明药物时间敏感性的可能机制。尚有助于为研发择时给药的新制剂提供依据。

时间药效学（chronopharmacodynamics）是研究药物效应的时间节律性变化及其机制的时间药理学分支。机体许多药物的靶器官、靶组织、靶细胞对药物的敏感性都呈时间节律性变化；许多药物受体的数目、亲和力、递质水平，以及机体免疫系统、激素水平也呈时间节律性变化。这些因素都有可能导致药物的治疗作用及不良反应因用药时间不同而异。时间药效学的研究目的就是识别并定量药物作用的时间依赖性，阐明其机制，评价其临床意义，为实施时间治疗奠定基础。

时间毒理学（chronotoxicology）是时间生物学与毒理学的交叉学科，主要研究生物节律与毒物毒性作用及其体内过程的关系，即研究生物节律对毒物作用的影响，以及毒物对机体时间机构的影响。药物，特别是一些毒性较大的药物作为广义上的毒性物质，其对机体的毒性作用也存在时间节律性。已证实许多毒物及药物的急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性乃至药物的成瘾性都存在时间节律性差异。而且许多药物对毒物中毒的解救作用也呈时间节律性变化。时间毒理学的研究不仅有助于揭示毒物及药物的中毒机制，也为中毒的择时解救提供了新思路。

时间治疗学（chronotherapy）是药物治疗学的新分支，它综合运用时间生物学与时间药理学的原理和方法，诊断、预防、治疗疾病，以期获得最佳治疗效果并减少不良反应。时间治疗学研究领域主要包括：根据人体生理学、病理生理学节律性变化特点，疾病发病以及药物作用的时间节律特点制定合理的择时用药方案；根据细胞周期和肿瘤生长特点制定择时化疗、放疗方案；根据疾病生理生化指标的时间节律特点进行择时检查诊断；应用药物或物理方法等手段纠正失同步的生物节律以治疗某些节律紊乱性疾病。时间治疗学的进步也促进了药物新剂型的研发。反之，控释制剂、智能型给药系统的应用，又推动了择时疗法的进展。