Tema fiksi ilmiah yang paling umum adalah realitas alternatif, kemungkinan dunia masa depan, dan karakter yang memiliki kemampuan melebihi manusia biasa. Kontak dengan makhluk luar angkasa juga umum dalam genre sastra ini, dan banyak buku fiksi ilmiah mengeksplorasi gagasan tentang bagaimana kehidupan akan berubah secara dramatis jika manusia bertemu dan berinteraksi dengan alien. Tema fiksi ilmiah lainnya memiliki gagasan mendasar tentang bagaimana dunia masa depan mungkin berbeda jika umat manusia melanjutkan jalannya saat ini di masa sekarang, dan narasi semacam ini biasanya memiliki latar distopia atau utopia tergantung pada sudut pandang penulis. . Teknologi seringkali memiliki peran penting dalam cerita fiksi ilmiah sebagai alat untuk kebaikan atau kejahatan.
Plot novel fiksi ilmiah sering kali dapat menyebabkan pembaca mempertanyakan apa yang mungkin terjadi di luar batas kehidupan sehari-hari. Cerita tentang realitas alternatif terkadang menggambarkan fenomena seperti robekan pada struktur kontinum ruang-waktu linier. Tema-tema fiksi ilmiah semacam ini sering kali mengeksplorasi sifat waktu itu sendiri. Realitas alternatif juga dapat menimbulkan pertanyaan tentang seberapa banyak karakter yang mungkin atau mungkin tidak memiliki kendali atas apa yang terjadi di masa depan mereka. Prosa fiksi ilmiah yang ditulis dengan tema-tema ini seringkali memiliki dasar yang terbatas dalam studi ilmiah faktual tentang fenomena seperti lubang hitam, lubang cacing, dan materi gelap.
Tema fiksi ilmiah seputar kontak alien sering menjadi salah satu cerita paling populer. Banyak dari narasi ini menggambarkan dunia di mana manusia hidup berdampingan dengan ras alien yang memiliki kecerdasan yang sama atau seringkali lebih unggul. Beberapa tema yang paling optimis mengeksplorasi bagaimana manusia dapat mengatasi kekurangan umum mereka melalui ajaran yang tercerahkan dari ras luar angkasa semacam itu. Cerita lain merinci ras manusia yang meninggalkan prasangka yang ada dan pertikaian untuk bersatu dalam pertempuran melawan ancaman alien.
Tema fiksi ilmiah tambahan menyangkut batas-batas pikiran manusia. Karakter dalam cerita ini sering memiliki kemampuan seperti telepati atau psikokinesis, dan apakah mereka menggunakan bakat ini untuk kebaikan atau kejahatan mengeksplorasi lebih banyak elemen sifat manusia. Ketika kemampuan ini dihasilkan dari eksperimen ilmiah dengan teknologi canggih, tema yang mendasari cerita ini adalah peringatan bahwa manusia tidak boleh mengganggu kemampuan bawaan mereka sendiri.
Sebuah cerita fiksi ilmiah yang berlatar dunia masa depan sering kali memunculkan gagasan tentang di mana keputusan dan tindakan kolektif tertentu pada akhirnya akan membawa umat manusia. Sebuah narasi tentang distopia suram sering berfungsi sebagai peringatan tentang masa kini. Sebuah cerita fiksi ilmiah tentang utopia sering menyajikan pandangan yang jauh lebih optimis dari umat manusia.