Interstellära rymdfarkoster, eller rymdfarkoster som kan göra resor mellan solsystem, skulle behöva vara betydligt mer avancerad än den interplanetära farkost som mänskligheten redan har konstruerat. Medan avståndet mellan planeterna i detta solsystem kan mätas i ljusminuter eller ljustimmar, är avstånden mellan stjärnsystem vanligtvis dussintals ljusår. Eftersom solsystem är så små i förhållande till de stora vidderna av tomma rymd de är inbäddade i, kommer högprecisionsnavigering och framdrivningssystem att vara nödvändiga för att en interstellär rymdfarkost ska nå sitt mål framgångsrikt.
En fördel med interstellär resa är rymdens nästan vakuum; när du väl får ett föremål i rörelse finns det lite motstånd för att sakta ner det. Men med samtida kemisk raketteknologi skulle det vara oerhört svårt att accelerera vilket föremål som helst till en hastighet över många tusendelar av ljusets hastighet. För att göra en interstellär rymdfarkost har man erkänt att kemiska raketer med fast bränsle kommer att vara otillräckliga och att nya metoder för framdrivning måste utarbetas.
Det andra stora tekniska hindret för att skapa en interstellär rymdfarkost är att se till att dess passagerare håller sig bekväma och psykologiskt vältränade under hela resan, vilket kan ta hundratals eller tusentals år. En interstellär rymdfarkost skulle sannolikt behöva fungera som en autonom rymdkoloni, kanske hysa generationer av individer och medlet för deras överlevnad och välstånd. Föreslagna alternativ inkluderar suspenderade animationssystem eller människor som är genetiskt modifierade för att leva längre, äta mindre eller vara resistenta mot tristess.
Ett av de första konkreta förslagen till en interstellär rymdfarkost kommer från Project Orion, som föddes 1958 på General Atomics i San Diego. Projektet, som av flera atomforskare antas vara praktiskt med dagens teknik, innebär ett fartyg utrustat med en massiv stötdämpare, som drivs framåt av explosionerna av termonukleära bomber som kastats ut på baksidan av farkosten. Bomberna skulle förånga en del av sprängplattan (någon form av plast bedömdes vara optimal), vilket skulle fungera som ett drivmedel för att ge dragkraft. Många dussintals forskare och ingenjörer menade allvar med att bygga en Orion-rymdfarkost på 60-talet och använda den för att göra resor runt solsystemet på 70- och 80-talen, men projektet lades på hyllan på grund av kärnvapenens politiska känslighet.
En annan, mer avancerad form av föreslagen interstellär rymdfarkost är Bussard ramjet. Denna ramjet skulle bestå av en gigantisk skopa längst fram på farkosten, utformad för att ta in interstellärt väte mycket på det sätt som en jetmotor suger in luft. Vätets kärnor skulle smälta samman i proton-protonreaktioner, vilket ger energi för dragkraft. Även om mängden fritt flytande väte i interstellära utrymmen är diffus, skulle mycket väte kunna skördas om farkosten rörde sig med nära ljusets hastighet, som dess design kräver. Man har beräknat att ett sådant fartyg kan röra sig med cirka 16 % av ljusets hastighet.
Ytterligare en annan föreslagen rymdfarkost är solsegeln. Eftersom även solljus utövar ett visst tryck på ytor, kan det användas för att trycka på en nyttolast som är fäst vid ett gigantiskt solsegel. Ett sådant segel skulle behöva vara många kilometer brett, men kanske bara några atomer tjockt, beroende på vilket material som används. Grafen, ett särskilt starkt och tunt arrangemang av kolatomer, kan vara en potentiell kandidat. Tätt ihoprullad kan en nyttolast som bara består av några hundra ton räcka för att placera ut ett solsegel som kan accelerera en nyttolast till en avsevärd bråkdel av ljusets hastighet. Det enda problemet är att sakta ner när du når ditt målstjärnsystem, en uppgift som kan tilldelas nukleära retroraketer.
Många andra typer av interstellära rymdfarkoster har övervägts, både i ett seriöst sammanhang och i science fiction. Rymdfarkoster som använder maskhål eller rymdtidens ”böjning” diskuteras populärt, även om sådana konstruktioner vanligtvis kräver antingen enorma mängder energi (ungefär i storleksordningen vad solen släpper på ett par minuter) eller användningen av negativ materia, en exotisk form av materia som faktiskt existerar eller inte. Skapandet av fartyg som använder verkliga drivmedel för att ge dragkraft är mycket mer realistiskt, även om deras skapelse förmodligen är decennier bort, med tanke på vår nuvarande teknik. Med tanke på de verkligt radikala konsekvenserna av interstellära resor och kolonisering verkar några decennier knappast vara lång tid att vänta.