Bei synchronen Schaltungen, die hier ausschließlich behandelt werden, übernehmen speichernde Elemente wie Register oder Flip-Flops Eingangsdaten zu einem definierten Zeitpunkt, der durch einen Takt (z. B. seine positive Flanke) vorgegeben ist. Zwischen zwei Taktschritten werden die Daten in einer kombinatorischen Logik verarbeitet. Die dabei auftretende Gesamtverzögerungszeit t (kombinatorische Verzögerung) muss grundsätzlich kleiner sein als die Taktperiode T.
Der kritische Pfad ist der längste Pfad, den ein Signal durch einen kombinatorischen Schaltungsteil zwischen zwei speichernden Elementen innerhalb einer Taktperiode zurückzulegen hat. Die Länge des Pfads wird durch die Anzahl der zu durchlaufenden logischen Verknüpfungen eines Signals bestimmt, d.h.die Gesamtverzögerungszeit ergibt sich als Summe der Gatter- und Leitungsverzögerungszeiten auf dem Pfad. Der kritische Pfad bestimmt somit die maximal erreichbare Taktfrequenz einer Schaltung.