パルサー、特にミリ秒パルサーのパルス放射は非常に安定な周期を持つことから、この周期を精密に測定することでパルサーと地球との間を伝播する重力波による周期変化を検出することが可能である。単体のパルサーだけでは天体固有の周期変化との区別が困難であるが、複数のパルサーの信号を解析することで、個々の天体固有の変化との区別が可能である。このような重力波の検出方法はパルサータイミングアレイと呼ばれる。この方法により、波長が地球スケールより非常に長くて地上や人工衛星で検出が困難な重力波、たとえば銀河中心核ブラックホールの合体に伴う重力波、初期宇宙の相転移などに起因する重力波が検出可能である。