L'une des caractéristiques les plus notables de la science-fiction est qu'elle est constituée de thèmes récurrents qui forment une sorte de culture commune. Certains thèmes existent depuis les origines de la SF et sont toujours d'actualité, par exemple le voyage dans l'espace, le voyage dans le temps, la vie extraterrestre ou les robots. D'autres, en revanche, connaissent une éclipse (c'est le cas du thème du surhomme et celui de la fin de l'humanité), tandis qu'apparaissent des thèmes nouveaux qui viennent enrichir l'univers en évolution de la SF (cyberespace, modifications génétiques, nanotechnologies). Il existe de grands thèmes majeurs (la révolte des intelligences artificielles, les univers parallèles) et des thèmes secondaires qui servent d'éléments de décor à une histoire générale (ascenseur spatial, voile solaire). Au sein de cet univers collectif, les auteurs de science-fiction puisent en permanence, enrichissant sans cesse les idées de leurs prédécesseurs et le fond commun.
L’exploration de la Terre n'offrant plus les mêmes possibilités aux aventuriers, et les contrées terrestres ayant perdu de leur exotisme, la science-fiction a ouvert de nouvelles opportunités aux récits d'aventure.
Les aventures ont pu changer d’échelle, passant de peuple à civilisations, de bêtes sauvages à races extraterrestres, de navires à vaisseaux spatiaux, de jungle hostile à constellations inconnues. Un bon exemple est l'œuvre de Jules Verne.
Cette aventure peut servir à mettre en valeur les qualités des personnages. L’aventure permet également d’opposer métaphoriquement des valeurs. Un bon exemple est la lutte entre le bien et le mal mise en scène dans Star Wars.
Les colonisations de planètes renvoient au mythe américain de la Conquête de l'Ouest.
La science fiction a souvent abordé la thématique de la réalité, notamment chez Philip K. Dick. Le rêve des récits fantastiques est remplacé par des univers instables, changeant ou parallèles. Ubik de P. K. Dick et La séparation de Christopher Priest illustrent ce thème.
Les rencontres et rapports avec autrui permettent de s'interroger sur la spécificité de l'espèce humaine. Les descriptions de l'Autre dressent en négatif un portrait de l'homme. La thématique de l'autre permet également de mettre en scène les difficultés de communication entre personnes différentes, le phénomène de peur ou le racisme. Ce thème a également été abordé dans le Fantastique avec par exemple Le Horla de Maupassant.
L'espèce peut être originaire d'une autre planète ou vivre sur terre, être totalement imaginaire ou descendre d'une espèce terrestre ayant évolué comme les singes dans la La Planète des singes de Pierre Boulle, ou les chiens dans Demain les chiens de Clifford D. Simak. La rencontre peut se faire indirectement par le biais d’objets comme dans 2001, l'odyssée de l'espace de Arthur C. Clarke. L'espèce peut être très différente de l'espèce humaine comme un océan dans Solaris de Stanislas Lem.
Les conflits entre espèces humaine et extraterrestre ont souvent été utilisés comme métaphore des guerres totales. Le thème a été particulièrement populaire lors de la Guerre froide ou l'humanité était assimilée au bloc libre. D'autres auteurs insistaient sur le côté destructeur ou aberrant des guerres et ou simplement des idéologies.
Ce thème est illustré par des Chroniques martiennes de Ray Bradbury ou La Guerre des mondes de H. G Wells.
Les auteurs s'interrogent sur la place de l'homme par rapport aux machines qu'il a créé. Est-il fondamentalement différent d'elles? Ce thème remonte à Frankenstein de Mary Shelley. Il a été particulièrement développé par Isaac Asimov dans ses recueils sur les robots dont I, Robot. L'ambigüité de la distinction a été accentuée avec l'androïde, notamment dans les œuvres de Philip K. Dick tels que Les Androïdes rêvent-ils de moutons électriques ? dont a été tiré le film Blade runner, et plus récemment dans la série télévisée américaine Battlestar Galactica.