Predložene svemirske kolonije mogu se podijeliti u tri opće kategorije; kolonije na satelitima ili asteroidima, kolonije na drugim planetima (iako se te “svemirske kolonije” same po sebi ne smatraju) i potpuno umjetne svemirske kolonije.
Pisci znanstvene fantastike raspravljali su o tim mogućnostima gotovo od početka samog zanata. Na primjer, 1869. Edward Everett Hale napisao je The Brick Moon, priču o umjetnoj svemirskoj stanici napravljenoj od cigle. Godine 1929. dr. John Desmond Bernal zamislio je Bernalovu sferu, rotirajuću svemirsku koloniju promjera približno 15 kilometara (9.3 milje), ispunjenu zrakom i koloniziranu oko ekvatora, gdje bi rotacija kolonije stvorila centrifugalnu silu za simulirati Zemljinu gravitaciju.
U 60-im i 70-im godinama spekulacije i istraživanja o mogućnosti svemirskih kolonija doživjeli su renesansu, koju je donijela Svemirska utrka. Jedan od najistaknutijih mislilaca koji su sudjelovali u dizajnu i zagovaranju svemirskih kolonija bio je fizičar s Princetona Gerard O’Neill, koji je 1969. postavio provokativno pitanje: “Je li površina planeta doista pravo mjesto za rastuću tehnološku civilizaciju?” Tijekom 70-ih, O’Neill je vodio radionice koje su detaljno istraživale nekoliko predloženih dizajna svemirskih kolonija. NASA-ina ljetna studija iz 1975. istraživala je tri primarna dizajna, nazvana Otok jedan, Otok dva i Otok tri. Sva tri se temelje na pretpostavci samoodržive, umjetne ekologije unutar postaje, koja se naziva arkologija.
Otok jedan bio je Bernalova sfera, zatvorenog dizajna (dobar za zaštitu od zračenja), osim stupova, koji bi bili ostavljeni otvoreni kako bi se omogućilo zrcalima da preusmjere sunčevu svjetlost izvana prema unutrašnjosti kolonije. Otok dva bio je torus Stanforda, torus širok milju koji se vrtio kako bi proizveo umjetnu gravitaciju na unutarnjoj strani prstena. Središte torusa bi tada moglo poslužiti kao prikladna pristajalna stanica za letjelice koje se približavaju preko polova. Otok tri bio je O’Neill cilindar, cijev koja se vrti dizajnirana da primi 10,000 ljudi. Ovaj dizajn je vjerojatno najpopularnija svemirska kolonija prikazana u znanstvenoj fantastici.
Dizajni koji se ne vrte općenito su predstavljeni pod uvjetom da se ljudi i naša prateća ekologija mogu prilagoditi ili preoblikovati kako bi funkcionirali u kontinuiranoj nulti gravitaciji. Ova je mogućnost privlačna jer dizajni koji nemaju zahtjeve za umjetnom gravitacijom mogu iskoristiti veće prednosti danog volumena prostora i materijala. Autor Marshall T. Savage predložio je ideju o mjehurićima na napuhavanje u svojoj knjizi The Millennium Project, modularnih jedinica koje bi koristile sloj vode za zaštitu od zračenja i bile povezane zajedno u goleme mreže otvorenog tipa. Umjesto da ovise o ljudskim radnicima za izradu i instalaciju, napredne svemirske kolonije mogu koristiti naprednu robotiku za održavanje svemirskih kolonija i stvaranje novih.
Općenito je poznato da će svemirske kolonije jednog dana biti stvorene, bilo iz komercijalnih, vojnih, ekonomskih ili osobnih razloga. Ako svemirske kolonije posjeduju sposobnost stvaranja novih svemirskih kolonija i putuju na velike udaljenosti kako bi dobili resurse za tu svrhu, konačni rezultat bi mogao biti kolonizacija cjelokupnog našeg nastanjivog svemira. Taj bi proces započeo stvaranjem prve samoodržive svemirske kolonije, događaj koji mnogi smatraju vjerojatnom da će se dogoditi prije 2040. godine.