Τα πιο κοινά θέματα επιστημονικής φαντασίας είναι αυτά των εναλλακτικών πραγματικοτήτων, των πιθανών μελλοντικών κόσμων και των χαρακτήρων που έχουν ικανότητες πέρα από αυτές των απλών ανθρώπων. Η επαφή με εξωγήινα όντα είναι επίσης κοινή σε αυτό το είδος λογοτεχνίας και πολλά βιβλία επιστημονικής φαντασίας διερευνούν ιδέες για το πώς θα άλλαζε δραματικά η ζωή εάν οι άνθρωποι συναντούσαν και αλληλεπιδρούσαν με εξωγήινους. Άλλα θέματα επιστημονικής φαντασίας έχουν υποκείμενες ιδέες για το πώς ένας μελλοντικός κόσμος θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι διαφορετικός εάν η ανθρωπότητα συνεχίσει την τρέχουσα πορεία της στο παρόν, και αυτού του είδους η αφήγηση συνήθως έχει ένα σκηνικό είτε σε μια δυστοπία είτε σε μια ουτοπία ανάλογα με την άποψη του συγγραφέα . Η τεχνολογία συχνά έχει σημαντικό ρόλο στις ιστορίες επιστημονικής φαντασίας ως εργαλείο είτε για το καλό είτε για το κακό.
Η πλοκή ενός μυθιστορήματος επιστημονικής φαντασίας μπορεί συχνά να κάνει τους αναγνώστες να αναρωτηθούν τι θα μπορούσε να είναι δυνατό πέρα από τα όρια της καθημερινής ύπαρξης. Ιστορίες εναλλακτικών πραγματικοτήτων μερικές φορές περιγράφουν φαινόμενα όπως σχίσματα στο ύφασμα του γραμμικού χωροχρονικού συνεχούς. Αυτού του είδους τα θέματα επιστημονικής φαντασίας συχνά εξερευνούν τη φύση του ίδιου του χρόνου. Οι εναλλακτικές πραγματικότητες μπορούν επίσης να εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το πόσοι χαρακτήρες μπορεί ή όχι να έχουν τον έλεγχο του τι συμβαίνει στο μέλλον τους. Η πεζογραφία επιστημονικής φαντασίας γραμμένη με αυτά τα θέματα έχει συχνά κάποια περιορισμένη βάση σε πραγματικές επιστημονικές μελέτες φαινομένων όπως οι μαύρες τρύπες, οι σκουληκότρυπες και η σκοτεινή ύλη.
Τα θέματα επιστημονικής φαντασίας γύρω από την επαφή με εξωγήινους είναι συχνά από τις πιο δημοφιλείς ιστορίες. Πολλές από αυτές τις αφηγήσεις περιγράφουν κόσμους όπου οι άνθρωποι ζουν δίπλα σε εξωγήινες φυλές που έχουν ίση ή συχνά ανώτερη νοημοσύνη. Μερικά από τα πιο αισιόδοξα θέματα διερευνούν πώς οι άνθρωποι θα μπορούσαν να ξεπεράσουν τις κοινές τους ελλείψεις μέσα από τις φωτισμένες διδασκαλίες μιας τέτοιας εξωγήινης φυλής. Άλλες ιστορίες περιγράφουν λεπτομερώς την ανθρώπινη φυλή που εγκαταλείπει τις υπάρχουσες προκαταλήψεις και μάχεται για να ενωθεί στη μάχη ενάντια σε μια εξωγήινη απειλή.
Επιπλέον θέματα επιστημονικής φαντασίας αφορούν τα όρια του ανθρώπινου μυαλού. Οι χαρακτήρες σε αυτές τις ιστορίες έχουν συχνά ικανότητες όπως η τηλεπάθεια ή η ψυχοκίνηση, και αν χρησιμοποιούν αυτά τα ταλέντα για καλό ή κακό εξερευνά περισσότερα στοιχεία της ανθρώπινης φύσης. Όταν αυτές οι ικανότητες προκύπτουν από επιστημονικά πειράματα με προηγμένη τεχνολογία, το υποκείμενο θέμα της ιστορίας είναι ένα προειδοποιητικό θέμα ότι οι άνθρωποι δεν πρέπει να παρεμβαίνουν στις δικές τους εγγενείς ικανότητες.
Μια ιστορία επιστημονικής φαντασίας που διαδραματίζεται σε έναν μελλοντικό κόσμο συχνά εγείρει ιδέες για το πού ορισμένες συλλογικές αποφάσεις και ενέργειες θα οδηγήσουν τελικά την ανθρώπινη φυλή. Μια αφήγηση για μια ζοφερή δυστοπία χρησιμεύει συχνά ως προειδοποίηση για το παρόν. Μια ιστορία επιστημονικής φαντασίας που αφορά μια ουτοπία παρουσιάζει συχνά μια πολύ πιο αισιόδοξη άποψη για την ανθρώπινη φυλή.