相干时间可以定量表示光的时间相干度。在相干理论中，定义相干时间为场相干方程衰减所需的时间。对于一个稳定的光场（具有稳定的统计性质），时间相干的相干度定义为： 

其中 E(t)是某一位置处的电场。当时τ = 0，相干度为1，并且随着时间延迟τ 的增大而单调减小。对于任意形状的相干方程，相干时间都可以定义为： 

当相干度指数衰减时（当激光器只受量子噪声影响时会发生），相干时间等于指数衰减时间。 

已知相干方程的形状（或傅里叶光谱的形状）时，知道相干时间非常重要。但是，仅知道相干时间（或者线宽）不能给出相干的全部性质。 

相干时间与辐射线宽紧密相关，也就是光谱的宽度。在如上所述的相干指数衰减的情况下，光谱是洛伦兹型，（半高全宽）线宽为： 

方程中的常数因子对于不同形状的相干方程是不同的（例如，高斯型是其两倍）。反过来，已知线宽可以估计相干时间的大小，不过二者之间的转化关系与光谱形状有关。如果频率噪声谱不是平坦的，而是在小噪声频率范围内上升很高，那么即使当时间延迟大于线宽的倒数时，相干度也不为0；这在自外差线宽测量中非常重要。 

常用的并不是采用相干时间来量化时间相干性，而是采用相干长度，它是相干时间乘以真空时的光速。 

激光器通常具有长的相干时间，尤其是单频固态激光器，可能达到几个毫秒。在许多应用中都需要长的相干时间（参阅相干）。