Visizplatītākās zinātniskās fantastikas tēmas ir par alternatīvām realitātēm, iespējamām nākotnes pasaulēm un varoņiem, kuru spējas pārsniedz parasto cilvēku spējas. Saziņa ar ārpuszemes būtnēm ir izplatīta arī šajā literatūras žanrā, un daudzās zinātniskās fantastikas grāmatās tiek pētītas idejas par to, kā dzīve krasi mainītos, ja cilvēki satiktos un mijiedarbotos ar citplanētiešiem. Citām zinātniskās fantastikas tēmām ir pamatā priekšstati par to, kā nākotnes pasaule varētu atšķirties, ja cilvēce turpinās savu pašreizējo ceļu tagadnē, un šāda veida stāstījumam parasti ir vai nu distopija, vai utopija atkarībā no autora viedokļa. . Zinātniskās fantastikas stāstos tehnoloģijai bieži ir svarīga loma kā laba vai ļauna instrumentam.
Zinātniskās fantastikas romāna sižets lasītājos bieži var likt apšaubīt, kas varētu būt iespējams ārpus ikdienas eksistences robežām. Stāsti par alternatīvām realitātēm dažkārt apraksta tādas parādības kā lineārās telpas-laika kontinuuma auduma plīsumi. Šāda veida zinātniskās fantastikas tēmas bieži pēta paša laika būtību. Alternatīvās realitātes var arī radīt jautājumus par to, cik lielā mērā varoņi var vai nevar kontrolēt to, kas notiek viņu nākotnē. Zinātniskās fantastikas prozai, kas rakstīta ar šīm tēmām, bieži vien ir ierobežots pamatojums tādu parādību faktiskajiem zinātniskajiem pētījumiem kā melnie caurumi, tārpu caurumi un tumšā viela.
Zinātniskās fantastikas tēmas, kas saistītas ar kontaktu ar citplanētiešiem, bieži vien ir viens no populārākajiem stāstiem. Daudzi no šiem stāstiem apraksta pasaules, kurās cilvēki dzīvo līdzās svešzemju rasēm, kurām ir vienāds vai bieži vien augstāks intelekts. Dažas no optimistiskākajām tēmām pēta, kā cilvēki varētu pārvarēt savus kopīgos trūkumus, izmantojot šādas ārpuszemes rases apgaismotas mācības. Citi stāsti detalizēti apraksta cilvēku rasi, atsakoties no esošajiem aizspriedumiem un iekšējām cīņām, lai apvienotos cīņā pret citplanētiešu draudiem.
Papildu zinātniskās fantastikas tēmas attiecas uz cilvēka prāta robežām. Šo stāstu varoņiem bieži piemīt tādas spējas kā telepātija vai psihokinēze, un tas, vai viņi izmanto šos talantus labam vai ļaunam, pēta vairāk cilvēka dabas elementu. Kad šīs spējas rodas zinātniskos eksperimentos ar progresīvām tehnoloģijām, stāsta pamattēma ir brīdinoša, ka cilvēkiem nevajadzētu iejaukties savās iedzimtajās spējās.
Zinātniskās fantastikas stāsts, kas norisinās nākotnes pasaulē, bieži vien rada idejas par to, kur daži kolektīvi lēmumi un darbības galu galā novedīs cilvēku rasē. Stāstījums par drūmo distopiju bieži kalpo kā brīdinājums par tagadni. Zinātniskās fantastikas stāsts par utopiju bieži vien sniedz daudz optimistiskāku skatījumu uz cilvēku rasi.