Οι προτεινόμενες διαστημικές αποικίες μπορούν να χωριστούν σε τρεις γενικές κατηγορίες. αποικίες σε δορυφόρους ή αστεροειδείς, αποικίες σε άλλους πλανήτες (αν και μπορεί κανείς να μην θεωρήσει αυτές τις «διαστημικές αποικίες», καθεαυτές) και εξ ολοκλήρου τεχνητές διαστημικές αποικίες.
Οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας έχουν συζητήσει αυτές τις δυνατότητες σχεδόν από την αρχή της ίδιας της τέχνης. Για παράδειγμα, το 1869, ο Edward Everett Hale έγραψε το Brick Moon, μια ιστορία για έναν τεχνητό διαστημικό σταθμό κατασκευασμένο από τούβλα. Το 1929, ο Δρ. John Desmond Bernal συνέλαβε τη σφαίρα Bernal, μια περιστρεφόμενη διαστημική αποικία με διάμετρο περίπου 15 χιλιομέτρων (9.3 μίλια), γεμάτη αέρα και αποικία γύρω από τον ισημερινό, όπου η περιστροφή της αποικίας θα δημιουργούσε φυγόκεντρη δύναμη προσομοίωση της βαρύτητας της Γης.
Στις δεκαετίες του ’60 και του ’70, οι εικασίες και η έρευνα για τη δυνατότητα ύπαρξης διαστημικών αποικιών γνώρισαν μια αναγέννηση, που έφερε ο Διαστημικός Αγώνας. Ένας από τους πιο εξέχοντες στοχαστές που συμμετείχαν στο σχεδιασμό και την υπεράσπιση των διαστημικών αποικιών ήταν ο φυσικός του Πρίνστον, Gerard O’Neill, ο οποίος το 1969 έθεσε την προκλητική ερώτηση: «Είναι πραγματικά η επιφάνεια ενός πλανήτη το σωστό μέρος για έναν επεκτεινόμενο τεχνολογικό πολιτισμό;» Καθ’ όλη τη διάρκεια της δεκαετίας του ’70, ο O’Neill ηγήθηκε εργαστηρίων που διερεύνησαν αρκετά προτεινόμενα σχέδια διαστημικών αποικιών με μεγάλη λεπτομέρεια. Μια καλοκαιρινή μελέτη της NASA το 1975 διερεύνησε τρία βασικά σχέδια, που ονομάστηκαν Island One, Island Two και Island Three. Και τα τρία βασίζονται στην προϋπόθεση μιας αυτοσυντηρούμενης, τεχνητής οικολογίας εντός του σταθμού, που ονομάζεται arcology.
Το Island One ήταν η σφαίρα Bernal, ένα κλειστό σχέδιο (καλό για προστασία από την ακτινοβολία), εκτός από τους πόλους, οι οποίοι θα έμεναν ανοιχτοί για να επιτρέψουν στους καθρέφτες να ανακατευθύνουν το ηλιακό φως από το εξωτερικό προς το εσωτερικό της αποικίας. Το Island Two ήταν ο δακτύλιος του Στάνφορντ, ένας δακτύλιος πλάτους μιλίου που περιστρεφόταν για να παράγει τεχνητή βαρύτητα στην εσωτερική πλευρά του δακτυλίου. Το κέντρο του τόρου θα μπορούσε στη συνέχεια να χρησιμεύσει ως βολικός σταθμός ελλιμενισμού για διαστημόπλοια που πλησιάζουν μέσω των πόλων. Το νησί Τρία ήταν ο κύλινδρος O’Neill, ένας περιστρεφόμενος σωλήνας σχεδιασμένος να χωράει 10,000 άτομα. Αυτό το σχέδιο είναι ίσως η πιο δημοφιλής διαστημική αποικία που απεικονίζεται σε sci-fi.
Τα σχέδια που δεν περιστρέφονται γενικά παρουσιάζονται με την προϋπόθεση ότι οι άνθρωποι και οι υποστηρικτικές οικολογίες μας μπορούν να προσαρμοστούν ή να ανασχεδιαστούν ώστε να λειτουργούν σε συνεχή μηδενική βαρύτητα. Αυτή η δυνατότητα είναι ελκυστική επειδή τα σχέδια που δεν έχουν την απαίτηση της τεχνητής βαρύτητας μπορούν να επωφεληθούν περισσότερο από έναν δεδομένο όγκο χώρου και υλικού. Ο συγγραφέας Marshall T. Savage πρότεινε την ιδέα των φουσκωτών φυσαλίδων στο βιβλίο του The Millennium Project, σπονδυλωτές μονάδες που θα χρησιμοποιούσαν ένα δέρμα νερού για θωράκιση από την ακτινοβολία και θα συνδέονταν μεταξύ τους σε τεράστια, ανοιχτά δίκτυα. Αντί να εξαρτώνται από ανθρώπινους εργάτες για την κατασκευή και την εγκατάσταση, οι προηγμένες διαστημικές αποικίες μπορεί να χρησιμοποιούν προηγμένη ρομποτική για να διατηρήσουν διαστημικές αποικίες και να δημιουργήσουν νέες.
Είναι κοινώς αποδεκτό ότι μια μέρα θα δημιουργηθούν διαστημικές αποικίες, είτε για εμπορικούς, στρατιωτικούς, οικονομικούς ή προσωπικούς λόγους. Εάν οι διαστημικές αποικίες έχουν την ικανότητα να παράγουν νέες διαστημικές αποικίες και ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις για να αποκτήσουν πόρους για αυτόν τον σκοπό, το τελικό αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι ο αποικισμός του συνόλου του κατοικήσιμου σύμπαντος. Αυτή η διαδικασία θα ξεκινήσει με τη δημιουργία της πρώτης αυτοσυντηρούμενης διαστημικής αποικίας, ένα γεγονός που πολλοί θεωρούν πιθανό να συμβεί πριν από το έτος 2040.