Labiausiai paplitusios mokslinės fantastikos temos yra apie alternatyvias realijas, galimus ateities pasaulius ir veikėjus, kurių gebėjimai viršija paprastų žmonių gebėjimus. Kontaktas su nežemiškomis būtybėmis taip pat yra įprastas šiame literatūros žanre, o daugelyje mokslinės fantastikos knygų nagrinėjamos idėjos, kaip gyvenimas kardinaliai pasikeistų, jei žmonės susitiktų ir bendrautų su ateiviais. Kitos mokslinės fantastikos temos turi pagrindines idėjas apie tai, kaip ateities pasaulis gali skirtis, jei žmonija ir toliau eis dabartiniu keliu, o tokio pasakojimo aplinka paprastai yra distopijoje arba utopijoje, priklausomai nuo autoriaus požiūrio. . Technologijos dažnai vaidina svarbų vaidmenį mokslinės fantastikos istorijose kaip gėrio ar blogio įrankis.
Mokslinės fantastikos romano siužetas dažnai gali paskatinti skaitytojus suabejoti, kas gali būti įmanoma už kasdienio egzistavimo ribų. Alternatyvių realijų istorijos kartais aprašo tokius reiškinius kaip linijinio erdvės-laiko kontinuumo audinio plyšimai. Tokios mokslinės fantastikos temos dažnai tyrinėja paties laiko prigimtį. Alternatyvi realybė taip pat gali kelti klausimų, kiek veikėjai gali kontroliuoti, kas vyksta jų ateityje, ar ne. Mokslinės fantastikos proza, parašyta šiomis temomis, dažnai turi tam tikrą ribotą faktinių mokslinių reiškinių, tokių kaip juodosios skylės, sliekų skylės ir tamsioji medžiaga, tyrimą.
Mokslinės fantastikos temos, susijusios su kontaktu su ateiviais, dažnai yra tarp populiariausių istorijų. Daugelyje šių pasakojimų aprašomi pasauliai, kuriuose žmonės gyvena kartu su svetimomis rasėmis, kurios turi vienodą arba dažnai aukštesnį intelektą. Kai kurios iš optimistiškiausių temų tiria, kaip žmonės galėtų įveikti savo bendrus trūkumus pasitelkę šviesius tokios nežemiškos rasės mokymus. Kitose istorijose išsamiai aprašoma žmonių rasė, atsisakanti esamų išankstinių nusistatymų ir kovojanti, kad susivienytų kovoje su ateivių grėsme.
Papildomos mokslinės fantastikos temos yra susijusios su žmogaus proto ribomis. Šių istorijų veikėjai dažnai turi tokius gebėjimus kaip telepatija ar psichokinezė, ir tai, ar jie naudoja šiuos talentus gėriui ar blogiui, tiria daugiau žmogaus prigimties elementų. Kai šie gebėjimai atsiranda dėl mokslinių eksperimentų su pažangiomis technologijomis, pagrindinė istorijos tema yra įspėjama, kad žmonės neturėtų kištis į savo įgimtus gebėjimus.
Mokslinės fantastikos istorija, vykstanti ateities pasaulyje, dažnai kelia minčių, kur tam tikri kolektyviniai sprendimai ir veiksmai galiausiai nuves žmoniją. Pasakojimas apie niūrią distopiją dažnai tarnauja kaip įspėjimas apie dabartį. Mokslinės fantastikos istorija apie utopiją dažnai pateikia daug optimistiškesnį žmonių rasės vaizdą.