تختلف طريقة تحقيق العلمية في الروايات الخيال العلمي بناءً على نوع القصة ومدى تخيل الكاتب للعالم الخيالي الذي يصفه.
في بعض الأحيان يستخدم الكاتب الخيال العلمي نظريات علمية حقيقية لتكوين الخلفية للعالم الخيالي الخاص به. على سبيل المثال، يمكن لكاتبة رواية خيال علمي المستوحاة من الفيزياء الكمية استخدام مفاهيم الفيزياء الحقيقية مثل الانحناء الزمني والانفصال في التآكل الكمي والترابط الكمي للشبهات لإنشاء عالم خيالي قد يتمتع بالديناميكية التي لا يمكن تحقيقها في الواقع.
في حين أنه في بعض الأحيان يكون العالم الخيالي مبنيًا بالكامل على الخيال، لكن مع ذلك، يمكن للكاتب استخدام علم الأحياء أو علم الفلك أو علم الفيزياء الحديث لإيجاد تفسيرات علمية منطقية للظواهر المتواجدة في العالم الخيالي.
ويمكن أن يحقق العلمية في الخيال العلمي عندما تكون الأحداث والتقنيات والمفاهيم الموجودة في العالم الخيالي مصممة بطريقة تتوافق مع القوانين العلمية الحقيقية والأسس المنطقية. وتوازن ذلك مع الخيال المحرر والإبداع الذي يحدث في العالم الخيالي.