科幻電影以科學現狀假想未來發展，若沒有科學做基礎，幻想的情節就不算是科幻，此類型的電影大多建立在科學已知的事實基礎上，透過想像的方式探究科學未知的部分。
科幻電影中衍伸的科學原理可能是創作者自己所設定，以回到未來電影為例，布朗博士為了進行穿越時間的實驗，從恐怖分子那邊取得鋪元素，讓男主角馬汀回到1955年，爾後，為了回到1985年，博士必須再進行一次穿越時空的實驗，但1955當時，很難取得鋪元素，因此，男主角與博士就商議，利用閃電的能量，啟動時光機器，順利回到1985年。片中的穿越時空的方法是虛構出來的，但觀眾也不會將片中的科學原理當成現實生活中的科學來看待。
因此，科幻電影的類型包括太空旅行、烏托邦與反烏托邦的未來世界、外星人入侵及怪獸電影(Monster Movie)、世俗科幻、超能力與超級英雄、時光旅行、啟示錄與後啟示錄的末日世界等元素。
太空旅行
太空旅行最早可以追朔到Georges Méliès的《月球之旅》，Georges Méliès將魔術的戲法，運用到了電影膠捲上，利用重複曝光、淡出淡入技術，製作這部影片。《月球之旅》的第一幕，工廠製作出了巨大的砲彈，而探險家進到砲彈裡面，群眾們將砲彈放到大砲中，便把探險家「打」上了月球，探險家從砲彈中出來之後，便遭遇到了月球人的襲擊，隨即與他們展開了一場大戰，月球人被打成一道道的煙霧，最後，探險家們返回地球，受到人民的歡迎，為他們立了一座紀念碑。
這種拓荒活動也出現在太空西部片(Space Western)當中，人們離開地球，到遙遠的行星開墾，在過程中，會遇到有敵意的外星生物，或是遇到願意出手幫助的外星文明，因此，主角們將運用政治與外交手段解決眼前的問題。或者，若遇到了軍事武力強大的敵人，電影就有可能走向軍事科幻(Military Science Fiction)電影，以宇宙戰爭為核心，對抗另一群邪惡的人類、外星人、巨大怪物。
怪物電影(Monster Film)及外星生物入侵
怪物電影(Monster Film)指的是人類對人或生物進行基因改造，但卻因科學實驗的失敗或意外，造成人或生物的外在形體、身體比例的改變，這些怪物逃離了實驗室，找尋食物、造成了破壞。或者是人類製造環境汙染、進行核武試爆，使得當地的生物變成了怪物。
1910年，愛迪生片廠改編自瑪麗·雪萊同名小說的《科學怪人》(Frankenstein)，科學家法蘭肯斯坦將人類的屍體肉塊加以縫合與拼貼，並賦予生命，創造出一種人形怪物。人類展現扮演上帝角色的慾望，跨越自然物種繁衍的常理，科學家獲得支配生命的權力。然而，這樣的怪物，原是科學家心中想像的產物，他期望怪物能服膺於人類，但最後，怪物卻與其對抗、衝突，反而帶來巨大的反撲。《科學怪人》反映了十九世紀的人對於科技發展感到不安與恐慌的心理。科技文明發展的本意是要改善人類的生活品質，結果卻嚴重影響到人類身心靈的平衡。(Prom Lin,2007)。
隨著太空科技的發展，人類開始能夠接觸到宇宙時，對於外星生命存有擔憂與幻想。因此，自 1950 年代開始，出現相當多描寫外星物種的科幻電影，認為外星物種未來將入侵地球，或者是人類前往其它星球時，遇到未知的外星生物，而受到攻擊。
啟示錄事件(apocalypse Event)與後啟示錄未來
基督教聖經的最後一章節為啟示錄，裡面談到「末日」的概念，世界將發生許多大型災難，這個預言，是由耶穌基督的弟子約翰所撰寫，因此，許多電影人對世界末日提出了自己的看法，將末日的概念融入災難片當中，創造出絢麗的特效景觀。
由啟示錄事件所延伸的則是後啟示錄未來(post- apocalypse Future)，描述大災難過後倖存的人類所生活的未來，原本的城市都成為了廢墟，人們必須合作或是打敗惡人，才能夠確保自己的食物、資源、居住環境不被奪走，不管是啟示錄事件或是後啟示錄未來，都會有貧窮的一方，與富有的一方，彼此帶著不同的想法去面對末日。
反烏托邦世界與烏托邦世界
烏托邦未來世界(Utopian Future)中，人類透過科技解決所有的問題，但在美滿生活的外表之下，隱藏著巨大的陰謀，而這種陰謀只要一爆發，就會導致世界崩潰，而主角的工作就是要阻止陰謀。反烏托邦(Dystopian Future)的未來世界則不一樣，是資源短缺、天候惡劣、環境嚴重汙染、難以取得食物的世界。
這類的世界有時要求人們犧牲一部分的自由，讓國家做主，決定人民的命運，上位者有時會透過國家機器(state apparatus)消除人們對現狀的反彈，有人違反規定，就必須處罰或思想改造，讓每一個人都能分配到同樣的資源、想法。漸漸地，企業會成為托拉斯般的巨獸，掌握有各種最先進的技術，不惜犧牲一部分人民，也要維持住自己的權利、利潤。
超級英雄與超能力
這種類型的電影介於奇幻與科幻之間的灰色地帶，主角擁有獨特的科技裝備，讓他可以做到一般人沒有辦法做到的事情，相對的，反派角色也可能受過嚴格的軍事訓練、擁有強大的武器、魔法般的超能力，他們會為了自己的利益而破壞主角所處的社會，主角將與反派角色有過招的機會。
但是，在超級英雄的系列電影中，如漫威宇宙、DC宇宙所出品的一系列超級英雄片，反派與正派的的腳色也有可能轉變立場，反派會因為化解誤會、良心譴責，而在下一集中成為正派角色，正派角色也有可能被欺騙、洗腦而成為下一集的反派角色。
反派角色若是執著於殺戮、破壞社會秩序，編劇也可能為反派角色安排咎由自取的結局，讓反派的超能力者被自己的科技反噬，像是蜘蛛人第一集中的反派綠惡魔，在電影結束前，想用武器從後面偷襲蜘蛛人，結果，蜘蛛人躲開了綠惡魔的武器，傷到了綠惡魔自己。超級英雄電影多半都會以著「正派勝利、反派失敗」的結局為主。
架空歷史(alternate histories)與平行宇宙
一段虛構的歷史可以作為一個講述故事的前提，常用於探討倫理、道德、政治，像電影明日世界中，編劇人員了一段虛構的歷史，二十世紀初，愛迪生、巴黎鐵塔設計師艾菲爾、交流電之父特斯拉和其他頂尖的科學家、藝術家們組成了一個祕密團體，共同打造一個理想計畫—「明日世界」。而主角在偶然的機會下，拿到了進入「明日世界」的鑰匙，去到了另一個平行宇宙的地球。
這樣的平行宇宙的概念也影響了一些美術風格 — 蒸氣龐克(Steampunk)跟網路龐克(Cyberpunk)，蒸氣龐克假定歐洲工業革命時，蒸氣的技術的發展遠比現實中的技術發達幾百倍，蒸氣可以運用在火車、飛船、機器人、所有科技物品上，在那樣的世界中，機器是由黃銅、閥門、皮革所組成。而網路龐克則是假定電腦硬體、生物技術比現實中的技術發達幾百倍，在這樣的架空歷史中，城市裡都是高樓大廈，處處都是閃爍的霓虹燈，人們成為了賽博格(cyborg)，有通用人工智慧(Artificial General Intelligence)作為生活的幫手，除此之外，科學家所擁有的生物技術，可以創造、改造所有的動植物，奴役這些生物來達成特定的目的。
世俗科幻(Mundane Science Fiction)
世俗科幻描寫真實的科學和真正科技的小說，故事中的大多數的科學技術都是真實的，故事場景大多發生在地球，時間點設定在比電影拍攝時間稍晚的未來，將人類現在所面臨的問題拿來討論，環境汙染、數位隱私、全球化、貧富差距都可以成為電影的題材。