Starpzvaigžņu kosmosa kuģiem vai kosmosa kuģiem, kas spēj veikt ceļojumus starp Saules sistēmām, vajadzētu būt ievērojami attīstītākiem nekā starpplanētu kuģiem, ko cilvēce jau ir uzbūvējusi. Lai gan attālumu starp planētām šajā Saules sistēmā var izmērīt gaismas minūtēs vai gaismas stundās, attālumi starp zvaigžņu sistēmām parasti ir desmitiem gaismas gadu. Tā kā Saules sistēmas ir tik mazas, salīdzinot ar milzīgajiem tukšās telpas plašumiem, kurās tās ir iestrādātas, augstas precizitātes navigācijas un piedziņas sistēmas būs nepieciešamas, lai starpzvaigžņu kosmosa kuģis varētu veiksmīgi sasniegt savu mērķi.
Viena starpzvaigžņu ceļojumu priekšrocība ir kosmosa gandrīz vakuums; Kad objekts tiek kustināts, ir maza pretestība, lai to palēninātu. Tomēr, izmantojot mūsdienu ķīmisko raķešu tehnoloģiju, jebkura objekta paātrināšana līdz ātrumam virs daudzām tūkstošdaļām no gaismas ātruma būtu ārkārtīgi grūti. Lai izgatavotu starpzvaigžņu kosmosa kuģi, ir atzīts, ka cietā kurināmā ķīmiskās raķetes būs nepietiekamas un ir jāizdomā jaunas piedziņas metodes.
Otrs galvenais tehniskais šķērslis starpzvaigžņu kosmosa kuģa izveidē ir nodrošināt, lai tā pasažieri būtu ērti un psiholoģiski piemēroti visa ceļojuma laikā, kas var ilgt simtiem vai tūkstošiem gadu. Starpzvaigžņu kosmosa kuģim, visticamāk, būtu jākalpo kā autonomai kosmosa kolonijai, kurā, iespējams, izmitinās cilvēku paaudzes un līdzekļi viņu izdzīvošanai un labklājībai. Piedāvātās alternatīvas ietver apturētas animācijas sistēmas vai cilvēkus, kas ģenētiski izstrādāti, lai dzīvotu ilgāk, ēstu mazāk vai būtu izturīgi pret garlaicību.
Viens no pirmajiem konkrētajiem priekšlikumiem par starpzvaigžņu kosmosa kuģi nāk no Project Orion, kas dzimis 1958. gadā General Atomics Sandjego. Projekts, ko vairāki atomzinātnieki uzskata par praktisku mūsdienu tehnoloģijām, ietver kuģi, kas aprīkots ar masīvu amortizatoru, ko virza uz priekšu termokodolbumbu sprādzieni, kas tika izmesti no kuģa aizmugures. Bumbas iztvaikotu daļu no spridzināšanas plāksnes (kāda veida plastmasa tika uzskatīta par optimālu), kas kalpotu kā degviela, lai nodrošinātu vilci. Daudzi desmiti zinātnieku un inženieru nopietni domāja par Orion kosmosa kuģa būvniecību 60. gados un to izmantošanu, lai 70. un 80. gados veiktu ceļojumus pa Saules sistēmu, taču projekts tika atlikts kodolieroču politiskā jutīguma dēļ.
Vēl viens, uzlabots piedāvātā starpzvaigžņu kosmosa kuģa veids ir Bussard ramjets. Šis reaktīvais reaktīvais lidojums sastāvētu no milzīgas lāpstiņas kuģa priekšpusē, kas paredzēts starpzvaigžņu ūdeņraža uzņemšanai tāpat kā reaktīvais dzinējs. Ūdeņraža kodoli tiktu sapludināti protonu-protonu reakcijās, nodrošinot enerģiju vilces spēkam. Lai gan brīvi peldošā ūdeņraža daudzums starpzvaigžņu telpās ir izkliedēts, daudz ūdeņraža varētu iegūt, ja kuģis pārvietotos tuvu gaismas ātrumam, kā to prasa tā konstrukcija. Ir aprēķināts, ka šāds kuģis varētu pārvietoties ar aptuveni 16% no gaismas ātruma.
Vēl viens ierosinātais kosmosa kuģis ir saules bura. Tā kā pat saules gaisma rada zināmu spiedienu uz virsmām, to var izmantot, lai stumtu kravnesību, kas piestiprināta pie milzīgas saules buras. Šādai burai vajadzētu būt daudzu kilometru platai, bet varbūt tikai dažu atomu biezai atkarībā no izmantotā materiāla. Grafēns, īpaši spēcīgs un plāns oglekļa atomu izvietojums, varētu būt viens potenciāls kandidāts. Cieši satīta ar lietderīgo kravu, kas sastāv tikai no dažiem simtiem tonnu, varētu pietikt, lai izvietotu saules buru, kas spēj paātrināt kravnesību līdz ievērojamai gaismas ātruma daļai. Vienīgā problēma ir palēnināties, tiklīdz jūs sasniedzat savu mērķa zvaigžņu sistēmu, un šis uzdevums varētu tikt uzticēts kodolretroraķetēm.
Ir apsvērti daudzi citi starpzvaigžņu kosmosa kuģu veidi gan nopietnā kontekstā, gan zinātniskajā fantastikā. Plaši tiek apspriesti kosmosa kuģi, kas izmanto tārpu caurumus vai telpas laika “locīšanu”, lai gan šādiem dizainparaugiem parasti ir nepieciešams vai nu milzīgs enerģijas daudzums (apmēram tādā secībā, kādu saule izdala dažu minūšu laikā), vai arī negatīvas vielas, eksotiskas formas izmantošana. par matēriju, kas var būt vai var nebūt. Tādu kuģu izveide, kuros vilces nodrošināšanai izmanto reālus degvielu, ir daudz reālāk, lai gan, ņemot vērā mūsu pašreizējo tehnoloģiju, to izveide, iespējams, ir gadu desmitiem tālāk. Ņemot vērā starpzvaigžņu ceļojumu un kolonizācijas patiesi radikālās sekas, dažas desmitgades diez vai ir jāgaida ilgs laiks.