Film fiksi ilmiah adalah ragam film yang menggunakan tema fiksi ilmiah: spekulatif, penggambaran fenomena berbasis ilmu pengetahuan yang belum tentu diterima oleh ilmu pengetahuan saat itu, seperti bentuk kehidupan di luar bumi, dunia asing, persepsi ekstra-indrawi, dan perjalanan waktu, sering bersama dengan unsur futuristik seperti wahana, robot, siborg, perjalanan ruang angkasa antarbintang atau teknologi lainnya. Ilmu film fiksi sering digunakan untuk fokus pada politik atau masalah sosial, dan untuk mengeksplorasi isu-isu filosofis seperti kondisi manusia. Dalam banyak kasus, kiasan yang berasal dari fiksi ilmiah tertulis dapat digunakan oleh sineas yang mengabaikan atau tidak peduli dengan standar ilmiah yang masuk akal dan logika alur cerita yang ada dalam versi tertulisnya.
Ragam ini sudah ada sejak tahun-tahun awal film bisu, ketika film A Trip to the Moon (1902) karya Georges Méliès, memukau penonton dengan efek trik fotografi. Contoh utama berikutnya dalam ragam adalah film Metropolis (1927). Dari 1930-an hingga 1950-an, ragam ini terutama terdiri dari film-B beranggaran rendah. Setelah film terkenal Stanley Kubrick 2001: A Space Odyssey (1968), ragam film fiksi sains dianggap lebih serius oleh penggemar film. Pada akhir tahun 1970, anggaran besar film fiksi sains yang penuh dengan efek khusus menjadi populer dengan khalayak setelah keberhasilan Star Wars dan membuka jalan untuk film-film blockbuster pada dekade berikutnya.