Les colonies spatiales proposées se répartissent en trois catégories générales; colonies sur des satellites ou des astéroïdes, des colonies sur d'autres planètes (si l'on peut ne pas tenir compte de ces «colonies spatiales", en soi), et les colonies de l'espace entièrement artificielles.
Les écrivains de science-fiction ont discuté de ces possibilités presque depuis le début de l'engin lui-même. Par exemple, en 1869, Edward Everett Hale a écrit La Lune brique, l'histoire d'une station spatiale artificielle faite de briques. En 1929, le Dr John Desmond Bernal conçu de la sphère Bernal, une colonie spatiale tournant avec un diamètre d'environ 15 kilomètres (9,3 miles), rempli d'air et colonisé autour de l'équateur, où la rotation de la colonie créerait la force centrifuge pour simuler la gravité terrestre.
Dans les années 60 et 70, la spéculation et la recherche sur la possibilité de colonies dans l'espace connu une renaissance, provoquée par la course à l'espace. L'un des penseurs les plus éminents participant à la conception et la défense des colonies spatiales était physicien de Princeton Gerard O'Neill, qui en 1969 a posé la question provocatrice: «Est la surface d'une planète vraiment l'endroit idéal pour une civilisation en expansion technologique?" Tout au long des années 70, O'Neill a animé des ateliers qui portaient sur plusieurs projets de créations de colonies spatiales dans les moindres détails. Une étude de la NASA d'été en 1975 a porté sur trois produits principaux, surnommé Island One, Two île et l'île de Trois. Tous les trois sont basées sur l'hypothèse d'une auto-entretenue, écologie artificielle au sein de la station, appelée arcologie.
Une île était la sphère Bernal, une conception fermée (bon pour la protection contre les rayonnements), à l'exception des pôles, ce qui serait laissée ouverte pour permettre de rediriger la lumière du soleil miroirs de l'extérieur vers l'intérieur de la colonie. Deux île était le tore de Stanford, un tore mile de large filer pour produire une gravité artificielle sur le côté intérieur de l'anneau. Le centre du tore pourrait alors servir de station d'accueil pratique pour vaisseau spatial s'approchant via les pôles. Trois île était le cylindre O'Neill, un tube de filature conçu pour contenir 10.000 personnes. Cette conception est probablement la colonie de l'espace le plus populaire dépeint dans la science-fiction.
Des motifs autres que la filature sont généralement présentées à la condition que les êtres humains et les écologies de support peuvent s'adapter ou être reconfiguré pour fonctionner en continu en apesanteur. Cette possibilité est intéressante parce que les dessins n'ont pas l'obligation de gravité artificielle peut tirer un meilleur parti d'un volume donné d'espace et de matériel. Auteur Marshall T. Savage a proposé l'idée de bulles gonflables dans son livre Le Projet du Millénaire, les unités modulaires qui utilisent une peau d'eau pour protection contre les rayonnements et être connectés ensemble dans de vastes réseaux ouverts. Au lieu de dépendre de l'homme des travailleurs pour la fabrication et l'installation des colonies spatiales de pointe pourrait employer la robotique de pointe pour maintenir des colonies spatiales et d'en créer de nouveaux.