علمی تخیلی (یا sci-fi یا SF) ژانری از فیلم است که از تصاویر علمی تخیلی و مبتنی بر فرضیه هایی استفاده می کند که به طور کامل توسط علم رایج پذیرفته نشده اند، مانند موجودات فرازمینی، فضاپیماها، ربات ها، سایبورگ ها، جهش یافته ها، سفر بین ستاره ای، سفر در زمان یا سایر فناوری ها. فیلم های علمی تخیلی اغلب برای تمرکز بر مسائل سیاسی یا اجتماعی و بررسی مسائل فلسفی مانند احوالات انساسی استفاده شده اند.

این ژانر از اوایل دوران سینمای صامت، زمانی که فیلم صامت سفر به ماه (محصول 1902) اثر ژرژ ملی‌یس از ترفند جلوه های عکاسی استفاده کرد، وجود داشته است. مثال مهم بعدی (اولین فیلم بلند در این ژانر) فیلم متروپلیس (محصول سال 1927) است. از دهه 1930 تا 1950، ژانر علمی تخیلی عمدتا شامل فیلم های کم هزینه درجه دو بود. پس از فیلم برجسته استنلی کوبریک، فیلم 2001: یک ادیسه فضایی (1968)، ژانر فیلم علمی تخیلی جدی تر گرفته شد.

در اواخر دهه 1970، پس از موفقیت جنگ ستارگان (1977)، فیلم های علمی تخیلیِ با بودجه بالا و مملو از جلوه های ویژه، محبوبیت زیادی در بین مخاطبان پیدا کردند و راه را برای موفقیت های بزرگ بعدی در دهه های بعد هموار کردند.