L'esperimento è stato effettuato confrontando i tempi di quattro orologi "atomici" montati a bordo di aerei commerciali che hanno circumnavigato la terra due volte (una volta volando verso est, una seconda verso ovest), con il tempo di orologi di riferimento fermi a terra.

Per un tempo di rivoluzione di circa tre giorni (rotta equatoriale) gli orologi che hanno viaggiato verso est sono risultati in ritardo di circa 0.06 millionesimi di secondo, mentre quelli chesi sono diretto verso ovest hanno evidenziato un anticipo di circa 0.27 milionesimi di secondo. Questi risultati sono in perfetto accordo con la teoria della relatività di Einstein, e costituiscono una ulteriore prova che la dilatazione temporale vale anche per orologi macroscopici.

L'interpretazione di questi risultati non è elementare, e richiede nozioni sia sulla relatività speciale, che sulla relatività generale.

Vediamoli separatamente, in maniera molto semplice:

• Relatività speciale: la dilatazione temporale è dovuta alla velocità relativa. C'è però un problema: se si misura la differenza temporale tra gli orologi a bordo dell'aereo e un orologio di riferimento al suolo, i tre orologi risultano tutti in movimento. La dilatazione temporale dipende dalla velocità relativa, quindi risulta diversa per un orologio montato su un aereo diretto verso est rispetto a quella per un orologio montato su un aereo in viaggio verso ovest: nel primo caso la velocità dell'aereo si somma alla velocità di rotazione della terra (e il ritardo dell'orologio viene stimato in circa 0.18 milionesimi di secondo), nel secondo caso la velocità dell'aereo viene sottratta alla velocità di rotazione della terra, e l'orologio a bordo anticipa l'orologio a terra di circa 0.1 milionesimi di secondo, dopo una rivoluzione completa. Quindi la differenza di segno di cui parla Marco Del Pre è corretta, ed è dovuta al diverso segno con cui si compone la velocità dell'aereo con la velocità di un punto sulla superficie terrestre.
  
• Relatività generale: gli orologi a bordo dell'aereo si trovano a circa 9000 metri dal suolo, e sentono pertanto un campo gravitazionale terrestre leggermente inferiore a quello sentito dall'orologio di riferimento. La differenza di campo gravitazionale terrestre introduce inoltre un ritardo tra gli orologi a bordo e l'orologio a terra, ritardo che non dipende dal verso di rivoluzione dell'aereo, ma solamente dalla sua quota di crociera. La teoria della gravitazione di Einstein (relatività generale) permette di stimare questo ritardo, che è dello ordine di 0.15 milionesimi di secondo per il tempo di una rivoluzione attorno alla terra. Tenendo conto dei due effetti su citati, il risultato dell'esperimento di Hafele e Keating è in perfetto accordo con la teoria della relatività di Einstein.