« Genre romanesque faisant appel aux thèmes du voyage dans le temps et dans l'espace extraterrestre et où l'auteur imagine l'évolution de l'humanité, en particulier les conséquences de ses progrès scientifiques. » (dict. Larousse.) À l'inverse par exemple du western, la science-fiction ne constitue pas un genre cinématographique homogène. L'importante production réunie sous le terme développe en effet des thèmes très divers (le voyage dans l'espace ou dans le temps, les autres mondes, la vie extraterrestre, la guerre des mondes, la mutation, la révolution technologique, le devenir de l'humanité, etc.), sur des modes narratifs fort différents : fiction spéculative, utopie, féerie scientifique, space opera, dont le film-catastrophe, la politique-fiction, le fantastique, le merveilleux ou l'heroic fantasy sont les marges fluctuantes.

Proches de la littérature de SF par les thèmes abordés, une politique très limitée d'emprunt (essentiellement les œuvres de Jules Verne, de Herbert George Wells et de Ray Bradbury) ou par des collaborations ponctuelles (H. G. Wells et William Cameron Menzies pour la Vie future , Richard Matheson et Jack Arnold pour l'Homme qui rétrécit, Arthur Clarke et Stanley Kubrick pour 2001 l'Odyssée de l'espace, Ray Bradbury et Jack Clayton pour la Foire des ténèbres), les films de SF puisent décors, personnages (Superman, Flash Gordon, Brick Bradford, Barbarella, Buck Rogers) et aventures tout autant dans la bande dessinée que dans l'illustration.

Des années 20 jusqu'à la montée du nazisme, le cinéma expressionniste allemand façonne les figures prémonitoires du genre avec des films comme le Cabinet du docteur Caligari (R. Wiene, 1919), le Golem (P. Wegener, 1914 et 1920) ou Der Januskopf (F. W. Murnau, 1920) et lui donne, signées de Fritz Lang, ses premières œuvres significatives : Mabuse le joueur (1922), les Espions (1928) et surtout Metropolis (1927) et la Femme sur la Lune (1929), qui mettent respectivement en scène le premier robot dans une société futuriste déshumanisée et le premier voyage spatial conforme à l'état des connaissances scientifiques du moment. En France comme en URSS, des tentatives isolées se développent à la même époque, étroitement associées aux diverses avant-gardes : la Cité foudroyée (Luitz-Morat, 1924) et Paris qui dort (R. Clair, id.), Aelita (J. Protozanov, id.) et le Rayon de la mort (L. Koulechov, 1925), la Fin du monde (A. Gance, 1931). Quant à la Grande-Bretagne, Alexandre Korda y produit une œuvre étonnante, spécialement adaptée pour l'écran par Wells : la Vie future (W. C. Menzies, 1936), qui contribue à légitimer culturellement le genre cautionné par l'illustre romancier, en même temps qu'elle préfigure par ses effets spéciaux l'évolution du cinéma de SF. Mais cette utopie sociale en forme d'avertissement, où l'on voit se succéder guerre mondiale, retour à la barbarie et avènement du règne de la raison, constitue un épiphénomène dans un domaine de la fiction spéculative solidement occupé jusque-là par le cinéma allemand.

Plus pragmatique et préscientifique, l'Amérique développe à partir des débuts du parlant une importante production clairement divisée entre deux influences : d'une part celle du cinéma expressionniste allemand associé à des sources d'inspiration littéraires (Frankenstein, J. Whale, 1931 ; l'Île du docteur Moreau, E. C. Kenton, 1932 ; Docteur Jekyll et Mister Hyde, R. Mamoulian, id. ; l'Homme invisible, Whale, 1933), qui engendrera une longue série de savants fous et de monstres bien vite stéréotypés, d'autre part celle des bandes dessinées populaires d'où seront adaptés les épisodes de serials comme Dick Tracy (R. Taylor et A. James, 1936), Flash Gordon (F. Stephani, id.) ou Buck Rogers (F. Beebe et S. A. Goodkind, 1939).