Arthur C. Clarke we wstępie do swoich dzieł zebranych, napisanym w czerwcu 2000, zadając pytanie „Czym właściwie jest fantastyka naukowa?”, odpowiada żartobliwie: próby zdefiniowania fikcji naukowej będą kontynuowane tak długo, jak długo ludzie będą pisać prace doktorskie. Zgadza się jednak z definicją zaproponowaną przez jednego z doktorantów, Damona Knighta – „fantastyka naukowa to to, na co wskazując mówię: To jest fantastyka naukowa”A.C. Clarke, The Collected Stories, Gollancz Science Fiction, London 2002, IX..
Polski badacz Andrzej Zgorzelski wywodzi fantastykę naukową od utopii i wskazuje na określone konwencje gatunkowe, które pozwalają na jej scharakteryzowanie. Zaznacza, że umiejscowienie fabuły w przeszłości i jej „naukowy” charakter nie wystarczają, by określić przynależność gatunkową dzieła. Wymienia trzy modele, od których fantastyka naukowa zapożycza najczęściej swoje konwencje: fikcyjna historia, powieść przygodowa (w tym detektywistyczna), powieść grozy. Zwraca jednak uwagę, że świat przedstawiony utworów fantastyki naukowej jest pozbawiony elementów fantastyczności (nadnaturalnych, wywołujących zdumienie i przerażenie postaci), zracjonalizowany i „uzwyczajniony”, opisywany w sposób zbliżony do powieści realistycznej.