Hård science fiction är en undergenre inom den större science fiction-genren skrivande och kreativt arbete som identifieras av några gemensamma drag. Det mesta av detta verk är till exempel skrivet för att vara väldigt realistiskt i hur vetenskap och olika aspekter av världen där berättelsen utspelar sig skildras. Även om sådana verk fortfarande är fiktiva, strävar man efter att säkerställa att de fiktiva detaljerna är realistiska och baserade på tillgänglig vetenskaplig kunskap. Hård science fiction kan också vara mer spekulativ och fantasifull till sin natur, men håller sig fortfarande till en övergripande omfattande och konsekvent vision av berättelsens universum.
Termen ”hård science fiction” används vanligtvis i motsats till ”mjuk science fiction” och används som ett sätt att indikera hur realistiskt verket är i sin skildring av det fiktiva universum. I denna användning används ”hårt” och ”mjukt” för att hänvisa till verk som är skapade på ett sätt som är mer eller mindre realistiskt. Hård science fiction, till exempel, skapas ofta med ett öga mot vad som är möjligt eller verkligt inom gränserna för nuvarande vetenskaplig förståelse. Detta innebär att karaktärer i ett sådant verk vanligtvis begränsas av realistiska begränsningar som effekterna av låg gravitation, brist på förbränning i yttre rymden och ett behov av helkroppsdräkter och andningsapparater samtidigt som man utforskar främmande världar.
Mjuk science fiction, däremot, följer vanligtvis mindre nära realistiska aspekter av vetenskapligt skrivande. Dessa verk kan inkludera orealistiska detaljer som ljud eller brinnande explosioner i vakuumet i yttre rymden, karaktärer som utforskar främmande världar utan skyddande höljen och mer fantastiska element i berättelsens universum. Det finns vissa element som kan finnas i både mjuk och hård science fiction, även om ”hårda” verk vanligtvis hanterar dessa element på mer konsekventa sätt.
Begrepp som snabbare än lätt resor, till exempel, kan ofta hittas i mjuk science fiction och kan vara något kontroversiellt i hård science fiction. Såvitt modern vetenskap kan förklara är sådana resor relativt omöjliga. Det finns dock vissa sätt att kringgå denna begränsning, och hård science fiction skrivs vanligtvis för att kringgå sådana begränsningar på ett sätt som fortfarande känns trogen det universum där berättelsen utspelar sig. Dessa verk kommer sannolikt att presentera teknik som löser sådana problem på ett sätt som är fullt utvecklat, och inte bara förklara det genom ett ”mirakel” av vetenskap.