Zwei Objekte, die sich im Orbit befinden, tun dies nicht in absolut kreisförmigen Bahnen. die Bahnen sind praktisch immer elliptisch. Zweimal auf einer Kreisbahn sind sie also am nächsten, zweimal auf einer Kreisbahn am weitesten entfernt. Dies ist für die Erde und die Sonne offensichtlich, aber die Idee gilt viel weiter gefasst.
Wenn sich die beiden Körper nahe beieinander befinden, ist das Gravitationsfeld stärker, und der Zeitablauf wird verlangsamt. Bei Pulsaren wird die Zeit zwischen den Pulsen (oder Ticks) verlängert. Wenn die Pulsaruhr langsamer durch den schwächsten Teil des Feldes läuft, gewinnt sie Zeit zurück. Dies ist eine relativistische Zeitverzögerung. Sie ist der Unterschied zwischen dem, was man erwarten würde, wenn sich der Pulsar mit konstantem Abstand und konstanter Geschwindigkeit um seinen Begleiter bewegen würde, und dem, was tatsächlich beobachtet wird.
Binärpulsare sind eines der wenigen Werkzeuge, die Wissenschaftler haben, um Anzeichen von Gravitationswellen zu entdecken. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass zwei Neutronensterne auf ihrer Umlaufbahn um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt Gravitationswellen aussenden würden, die die Orbital-Energie mitreißen und die beiden Sterne näher zusammenrücken lassen würden. Wenn sich die beiden Sternkörper einander annähern, absorbiert oft ein Pulsar Materie vom anderen, was zu einem heftigen Akkretionsprozess führt. Diese Wechselwirkung kann das Gas, das zwischen den Körpern ausgetauscht wird, erwärmen und Röntgenlicht erzeugen, das pulsierend erscheinen kann, was dazu führt, dass Doppelpulsare gelegentlich als Röntgendoppelsterne bezeichnet werden. Dieser Materiestrom von einem Sternkörper zu einem anderen wird als Akkretionsscheibe bezeichnet. Millisekunden-Pulsare (oder MSP's) erzeugen eine Art "Wind", der im Falle von Binärpulsare die Magnetosphäre der Neutronensterne wegblasen und die Pulsemission dramatisch beeinflussen kann.
