大野万紀の『SFハンドブック』の「ハードSF」の項目では、石原藤夫による「小説の〈問題意識〉、〈舞台設定〉、〈展開〉、〈解決〉のすべてにおいて、理工学的な知識に基づいた科学的ないしは空想科学的な認識や手法を生かしたもの」、小松左京による「科学の理論的追求が、そのフロンティアにおいて遭遇している〈問題〉について、文学的な〈処理〉を行う」、自由国民社『世界のSF文学総解説』からの「SFというジャンルを、SFのもつ科学ムード的、イメージ的側面に重きをおいてとらえていった場合、その中核的な部分にあたる作品をいう」といった定義を引用している。
科学的厳密さ.
こうした科学面の重視について、ハードSFに批判的な立場からは、「人間描写が浅い」「科学知識の解説に偏重して小説とは言えない」などの批判が展開されるが、これは、人間描写よりも科学描写を重視する「ハードSF」というジャンルの持つ業であろう。
ただし、どの程度までを「科学的」とみなすか、そもそも「科学的」とはどういうことかで様々な見方がある。ハードSFとされる作品にも疑似科学は取り上げられているがこれを科学的とみなせるかという問題がある。
類似ジャンルとの比較.
ハードSFは、作品の設定が科学的な合理性を重要視しておこなわれており、作品中で登場するさまざまな技術的成果物や事件に対して、科学的な（あるいは疑似科学的な）原理の説明が与えられる点で、単なるガジェットSFとは異なる。
軌道エレベータを例にするならば、赤道上以外の位置に軌道エレベータを設置することは難しいという力学上の問題や、建造に必須の非常に強度の高い建築素材をどのように製造・調達するのか、さらにはそもそもどの様な手順で軌道エレベータを設置するのか、などといった工学的諸問題について、それらを技術的に解決する様子を理論的にありうる整合性を持って描写するのが典型的なハードSFである。極端な話、「どうやって軌道エレベータを設置したのか」という、そこまでを正確な科学技術の理論の説明を付加したドキュメンタリータッチの物語として描くだけでも、ハードSFとしては成立し得る。