En comparación con la década anterior, en los años 1960 hubo relativamente pocas películas de ciencia ficción, pero algunas de esas películas transformaron el género. 2001: A Space Odyssey (1968) de Stanley Kubrick trajo un nuevo realismo al género con sus efectos visuales innovadores y un retrato realista del viaje espacial además de su influencia al género con su historia épica y sus aspectos filosóficos. Otras películas de la década fueron Fahrenheit 451 (1966) y El planeta de los simios (1968), que proporcionaban críticas sociales, y la extravagante Barbarella (1968), con Jane Fonda, que explora el lado más infantil de la ciencia ficción.
Durante la década de 1970, gracias a los viajes tripulados a la Luna, resurgió el interés del cine de ciencia ficción. Solaris de Andrei Tarkovsky utilizaba técnicas visuales y comentarios filosóficos que recordaba a la película e Kubrick. Las películas de comienzos de la década exploraron el tema de la paranoia, en el que se representaba a la humanidad bajo la amenaza ecológica o tecnológica de su propia creación, en títulos como THX 1138 (1971), La naranja mecánica (1971), Silent Running (1972) y Westworld (1973). También hubo películas de suspense como Soylent Green (1973) y Futureworld (1976) y comedias de ciencia ficción, entre ellas, El dormilón (1973) de Woody Allen y Dark Star (1974) de John Carpenter.
En 1977 se estrenaron Star Wars y Close Encounters of the Third Kind que fueron grandes éxitos en taquilla y trajeron un aumento importante de películas de ciencia ficción. Además, Star Wars ayudó a difuminar la distinción entre géneros de fantasía, ciencia ficción y superhéroes. En 1979, Star Trek: La película trajo por primera vez una serie de televisión al cine. Las películas de Ridley Scott, como Alien y Blade Runner, presentaban un futuro caótico, oscuro y sucio y representaba a los extraterrestres y cyborgs como hostiles y peligrosos. En comparación, la película de Steven Spielberg, E. T.: El extraterrestre, uno de los mayores éxitos de los años 1980, presentaba a los extraterrestres como seres benignos y amistosos.
Las adaptaciones de presupuestos altos de Dune de Frank Herbert y la secuela de 2001, 2010: The Year We Make Contact, fueron fracasos en taquilla lo que disuadió a los productores a invertir en literatura de ciencia ficción. Durante la segunda mitad de la década de 1980, los principales contribuidores del género fueron James Cameron con The Terminator (1984) y Aliens, el regreso (1986) y Paul Verhoeven con RoboCop (1987). También se comenzó a utilizar la animación para el género de ciencia ficción, con ejemplos en la japonesa Akira (1988) y la francesa Gandahar (1988).
