Le film de science fiction est un sous-genre du film d'aventures où la dimension exotique, nécessaire au genre, consiste à situer l'action dans l'avenir.

Le film de science-fiction exige soit la création d'une invention qui n'existe pas encore à l'époque actuelle (vaisseaux spatiaux, technique de téléportation..) soit une situation politique faisant suite à un évènement dramatique situé dans l'avenir (après-guerre nucléaire, colonisation par des extra-terrestres...).

La dimension technique et collective du film de science fiction s'oppose à la dimension plus psychanalytique et intime du fantastique, genre avec lequel il importe de préciser la frontière.

La science-fiction ne relève pas du surnaturel, et se veut rationnelle. Ainsi, La Machine à explorer le temps, de H.G. Wells, est un roman de science-fiction, car le héros voyage dans le temps grâce à une machine conçue à cet effet, autrement dit grâce à un procédé technologique, certes inconnu dans l'état actuel des connaissances humaines, mais qui, étant présenté comme technologique, ne peut être qualifié de surnaturel.

Les films faisant intervenir la création de monstres (réservoir des peurs humaines) comme la saga des Aliens relèvent du fantastique tout comme les personnages ayant des super-pouvoirs (Superman, Batman, L'homme invisible, les quatre fantastiques....) qui sont l'occasion de réfléchir sur les frontières entre le bien et le mal.

La conquête de la lune est l'objet d'un des tous premiers films de science fiction, Le voyage dans la lune (Georges Méliès,1902). Cyrano de Bergerac (Histoire comique des états et empires de la lune, 1650), Rudolf Erich Raspe (Les Aventures du baron de Münchhausen, 1785), Jules Verne (De la terre à la lune, 1865, Autour de la lune), H.G. Wells (Les Premiers hommes dans la lune, 1902) avaient ouverts la voie. Reviendront sur ce thème La femme sur la lune (Fritz Lang, 1929) puis après la célébre bande dessinée par Hergé en 1954 On a marché sur la Lune et les premiers pas des hommes sur la Lune (1969), les rêves se feront plus lointains (Mission to Mars, Brian de Palma, 2000), ou carrément imaginaires, comme la Pandora de James Cameron (Avatar, 2009).

Après Les Aventures du baron de Münchhausen (Georges Méliès, 1911) viendront Les Aventures fantastiques du baron Münchhausen (Josef von Báky, 1943), Les Fabuleuses Aventures du légendaire baron de Münchhausen (Jean Image, 1978) Les Aventures du baron de Münchhausen (Terry Gilliam sorti, 1989). Dans la version originelle de Raspe, le baron atteint la lune porté par un boulet de canon. Ce moyen de locomotion est tout aussi farfelu que celui imaginé par Cyrano plus d’un siècle plus tôt (les fioles de rosée), mais on pense aussi, pour le recyclage de l’objet guerrier et la nécessité du canon, à l’obus de Jules Verne repris par Méliès

Les six films sur la planète des singes et les six sur la guerre des étoiles comptent parmi les plus populaires sagas de science-fiction, celles du Seigneur des anneaux ou de Harry Potter relevant du fantastique.

En 1965, Schaffner avait réalisé Le Seigneur de la guerre, avec Charlton Heston, qu'il retrouve en 1968 pour son excellent La planète des singes, d'après un roman de Pierre Boulle sur un scénario de Rod Serling, précédemment créateur et narrateur de la série La Quatrième Dimension.Franklin J. Schaffner réussit à donner une unité à un film disparate. La Planète des singes est à la fois un grand spectacle, un récit de science-fiction inquiétant, une allégorie sur les dangers de la guerre froide, et une satire inspirée de Swift qui montre un darwinisme à l'envers où des singes obscurantistes refusent de reconnaître que l'homme est leur ancêtre.

La planète des singes donna lieu à quatre suites dans les cinq ans qui suivent, souvent intéressantes mais formellement assez pauvres : Le secret de la planète des singes (1970) de Ted Post ; Les évadés de la planète des singes (1971) de Don Taylor ; La conquête de la planète des singes (1972) et La bataille de la planète des singes (1973) de J. Lee Thompson. Une série de quatorze épisodes et une version japonaise en 1987, une bande dessinée et toute une série de produits dérivés continuèrent de maintenir l'attention du public jusqu'en 2001 où Tim Borton signe une sixième Planète des singes. Le septième épisode, Planète des singes : les origines, (Rupert Wyat, 2011) reprend, en mieux, le début de l'épisode de 1972.