Millaista on tieteiskirjallisuus? Miten science fiction -genre voitaisiin määritellä kattavasti? Joanna Russin mukaan tällaisten kysymysten esittäjä saa useimmiten seuraavanlaisia vastauksia: tieteiskirjallisuus on profetiaa, allegoriaa ja satiiria sekä utopista fiktiota. Toki nämä ominaisuudet ovat tyypillisiä monille tieteisromaaneille, mutta mikään näistä vastauksista ei kuitenkaan tyydytä Russia. Esimerkiksi profetia-määritelmä muuttuu ongelmalliseksi viimeistään silloin, kun tulevaisuutta kuvaileva tieteistarina osoittautuukin paikkansa pitämättömäksi. Pitäisikö tällainen tarina sitten tulkita uudessa historiallisessa kontekstissa fantasiaksi? Allegoria-määritelmä puolestaan johtaa siihen ongelmaan, että periaatteessa kaikki fiktiohan hyödyntää allegoriaa jossain määrin.
Science fiction eli tieteiskirjallisuus eroaa muista kirjallisuuden lajeista muun muassa siten, että se käyttää hyväkseen tieteen ja teknologian tarjoamaa materiaalia ja kehystä sekä tutkii niiden vaikutusta ihmiseen ja häntä ympäröivään maailmaan. Tieteiskirjallisuuden ja tieteen suhdetta ei kuitenkaan saisi pitää liian suoraviivaisena, sillä tieteiskirjallisuudessa kuvataan usein pikemminkin tieteeseen liittyviä fantasioita kuin tieteilijöiden paljastamia faktoja. Tieteiskirjallisuus tarkastelee myös ihmistä ja hänen asemaansa erilaisissa ympäristöissä - jopa maailmankaikkeuden osana ja suhteessa siihen.
Erityisen tyypillinen tieteiskirjallisuuden piirre on kognitiivinen vieraannuttaminen. Tieteiskirjallisuudessa nimittäin nykymaailman ongelmat siirretään lukijalle outoon ympäristöön ja/tai ne esitetään muunnetussa muodossa. Vieraannuttamisprosessin ansiosta lukija kykenee käsittelemään objektiivisemmin, selvemmin ja tuoreemmin kyseisiä ongelmia.
Fantasiakirjailijan lailla myös tieteiskirjailija luo teoksissaan tavallisesti uusia maailmoja. Näiden maailmojen luomista säätelevät tieteestä lainatut periaatteet. Vaikka tieteiskirjallisuuden maailmat eroavatkin lukijan empiirisestä todellisuudesta, ne muodostavat omassa todellisuudessaan yhtenäisen ja loogisen todellisuuden. Monipuolisen spekuloinnin mahdollisuus tekee tieteiskirjallisuudesta filosofisen välineen, jolla voidaan tutkia erilaisia arvoja ja asenteita ja paljastaa samalla tulevaisuuden eri vaihtoehtoja.
Science fiction -genren määritteleminen on monimutkaistunut varsinkin 1950- ja 1960-luvun jälkeen. Tämä johtuu siitä, että monet aiemmin tieteiskirjallisuuden kenttään kuulumattomat kirjailijat alkoivat hyödyntää science fictionin ilmaisumuotoja ja aiheita tuotannossaan. Esimerkiksi Kurt Vonnegut yllättyi aikoinaan, kun häntä Sähköpianon julkaisun jälkeen pidettiin myös tieteiskirjailijana.
Tieteiskirjallisuus voidaan jakaa moniin alagenreihin - kuten avaruusoopperaan tai kyberpunkkiin. Yksi mielenkiintoisimmista jaoista on tieteiskirjallisuuden erottelu pehmeään ja kovaan tieteiskirjallisuuteen. Kovassa science fictionissa keskeistä on teknologia ja teoksen kirjoitusajankohtana tunnettujen tieteellisten totuuksien mahdollisimman tarkka noudattaminen. Pehmeässä science fictionissa sosiaalisilla tieteillä - psykologialla, sosiologialla ja parapsykologialla - on keskeisempi osuus. Tähän kategoriaan kuuluvissa tieteistarinoissa käsitellään usein esimerkiksi telekinesiaa, telepatiaa ja teleportaatiota.
Eri genrejen väliset rajat ovat usein häilyviä, ja tieteiskirjallisuuden osalta varsinkin sen ja fantasiakirjallisuuden erotteleminen toisistaan on usein ongelmallista. Kaikkia tieteis- ja fantasiakirjallisuuden elementtejä hyödyntäviä teoksia ei pystytäkään kiistattomasti liittämään kumpaankaan kategoriaan, joten niitä kutsutaan tieteisfantasioiksi. Joka tapauksessa tieteis- ja fantasiakirjallisuuden välillä on selkeitä erojakin. Science fictionissa rinnakkaistodellisuuden anomalioille tarjotaan rationaalisia selityksiä toisin kuin fantasiassa. Tieteis- ja fantasiakirjallisuuden maailmoissa myös kontrollin perusteet ovat erilaiset: science fictionissa hallitsee teknologia ja fantasiassa taikuus. Lisäksi fantasiamaailmat ovat huomattavasti turvallisempia kuin tieteismaailmat, sillä edellä mainituissa paha poikkeuksetta voitetaan, mutta jälkimmäisissä täysi tuhoutuminen tai sen jatkuva uhka on mahdollinen.