Siūlomos kosminės kolonijos gali būti suskirstytos į tris bendras kategorijas; kolonijos palydovuose ar asteroiduose, kolonijos kitose planetose (nors šių „kosminių kolonijų“ per se negalima laikyti) ir visiškai dirbtinės kosminės kolonijos.
Mokslinės fantastikos rašytojai apie šias galimybes diskutavo beveik nuo pat amato pradžios. Pavyzdžiui, 1869 m. Edwardas Everettas Hale’as parašė „The Brick Moon“ – istoriją apie dirbtinę kosminę stotį, pagamintą iš plytų. 1929 m. daktaras Johnas Desmondas Bernalis sumanė Bernalio sferą – besisukančią maždaug 15 kilometrų (9.3 mylių) skersmens kosminę koloniją, užpildytą oru ir kolonizuotą aplink pusiaują, kur kolonijos sukimasis sukurtų išcentrinę jėgą. imituoti Žemės gravitaciją.
60–70-aisiais spėlionės ir tyrinėjimai apie kosminių kolonijų galimybę patyrė renesansą, kurį paskatino Kosminės lenktynės. Vienas ryškiausių mąstytojų, dalyvaujančių kuriant ir propaguojant kosmoso kolonijas, buvo Prinstono fizikas Gerardas O’Neillas, kuris 1969 metais uždavė provokuojantį klausimą: „Ar planetos paviršius tikrai tinkama vieta besiplečiančiai technologinei civilizacijai? Aštuntajame dešimtmetyje O’Neillas vadovavo seminarams, kuriuose labai išsamiai išnagrinėjo keletą siūlomų kosminių kolonijų projektų. NASA vasaros studija 70 m. ištyrė tris pagrindinius projektus, pavadintus „Island One“, „Sala Two“ ir „Sala Three“. Visos trys yra pagrįstos prielaida, kad stotyje yra savaime išlaikoma dirbtinė ekologija, vadinama arkologija.
Pirmoji sala buvo Bernalo sfera, uždara konstrukcija (gera apsaugai nuo radiacijos), išskyrus polius, kurie būtų palikti atviri, kad veidrodžiai galėtų nukreipti saulės šviesą iš išorės į kolonijos vidų. Antroji sala buvo Stanfordo torus, mylios pločio toras, besisukantis dirbtinei gravitacijai sukurti vidinėje žiedo pusėje. Tada toro centras galėtų būti patogi erdvėlaivių, artėjančių per polius, prijungimo stotis. Trečioji sala buvo O’Neill cilindras, besisukantis vamzdis, skirtas laikyti 10,000 XNUMX žmonių. Šis dizainas yra turbūt pati populiariausia kosmoso kolonija, vaizduojama mokslinėje fantastikoje.
Nesisukantys dizainai paprastai pateikiami su sąlyga, kad žmonės ir mūsų palaikomos ekologijos gali prisitaikyti arba būti iš naujo suprojektuoti taip, kad veiktų nuolatinėje nulinės gravitacijos sąlygomis. Ši galimybė yra patraukli, nes dizainas, kuriam trūksta dirbtinės gravitacijos, gali išnaudoti daugiau tam tikros erdvės ir medžiagos pranašumų. Autorius Marshallas T. Savage’as savo knygoje „Tūkstantmečio projektas“ pasiūlė pripučiamų burbulų idėją – modulinius blokus, kurie naudotų vandens sluoksnį apsaugai nuo spinduliuotės ir būtų sujungti į didžiulius, atvirus tinklus. Užuot priklausę nuo žmonių gamybos ir įrengimo darbų, pažangios kosmoso kolonijos gali naudoti pažangią robotiką, kad išlaikytų kosmines kolonijas ir sukurtų naujas.
Visuotinai pripažįstama, kad kosminės kolonijos vieną dieną bus sukurtos dėl komercinių, karinių, ekonominių ar asmeninių priežasčių. Jei kosminės kolonijos sugebės sukurti naujas kosmines kolonijas ir nukeliauja didelius atstumus, kad gautų išteklių šiam tikslui, galutinis rezultatas gali būti visos mūsų gyvenamos visatos kolonizacija. Šis procesas prasidėtų nuo pirmosios savarankiškai išsilaikančios kosmoso kolonijos sukūrimo – įvykis, kurį daugelis mano, kad tai įvyks iki 2040 m.