はたしてこの宇宙に知的生命は存在するか――という疑問をめぐっては、物理学者エンリコ・フェルミによる「フェルミのパラドックス」がよく知られている。つまり、ドレイクの方程式のパラメータをある程度科学的に合理的なもので仮定すると、地球人と接触可能な地球外知的生命体がいると期待できるのに、実際には地球人はそのような地球外知的生命体と接触していないという矛盾があるということである。仮に宇宙人がいるとしたら、宇宙の137億年の歴史の中で人類より数万年あるいは数億年進んだ科学技術をもっている種族もいると想像される。
地球上には外宇宙から来た知的生命体の確実な証拠は一切見つかっていない。この矛盾に対しては、様々な解釈・意見が挙げられている。そのひとつはドレイクの方程式のパラメーターの推定値である。大量絶滅などの最近の地球生物の進化史の研究によると、これまで用いられてきた推定値は現実と比べると高すぎた可能性がある。地球生物の高度な進化、とりわけ人類の出現は、地球史上の稀有の幸運の積み重なりであって、生物は発生しても知的生物までに進化することはほぼ不可能といえるほど困難である。その意味で、われわれ人類を含め、地球上の生物進化は極めてまれな例と考えられる。宇宙における生命体は比較的多くあるがそれらは原始的なバクテリアのレベルであり、人類と接触できる高い文明を持つにいたった種族は文明的な接触が可能な距離にはいないという考えである。

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想像される宇宙人の形態とは？

我々地球上生命の形態は、地球の環境（1Gの重力、1気圧の大気、水が液体で存在する気温など）に適応して進化を遂げた結果である。この事から、地球とまったく異なる異星の環境で進化を遂げた異星人は、我々の想像を絶する異質な形態をしているとも考えられる。それどころか我々の知る「生命」に当てはまらない存在である可能性すらあり、この観点から見るなら今までに火星などで行われた生命探査も不十分かつ現在の技術・知識と常識内のものであるとも言える。他の生命体が水や酸素を必要とすることを前提にした探査すらある。
映画『2001年宇宙の旅』において、原作者アーサー・C・クラークと監督スタンリー・キューブリックは当初、モノリスの主人である宇宙人を映画に登場させる事を考えており、上記の理由から地球のいかなる生物ともかけ離れた形態にしようと試みた。
一方で、知的生命体を含む高等生物は地球と似た環境で発生する可能性が高いとする観点や、似た能力を持つ生物は同じような姿になるとする収斂進化の観点から、ヒトとよく似た姿の宇宙人も想像されている。この仮説に基づいたフィクションも、『スタートレック』、『スターウォーズ』、『宇宙戦艦ヤマト』、『銀河鉄道999』など著名な大成功作が多く知られている。

ヒューマノイド（人間型）

地球の人類と類似した形質を持つもの。一言に人間型といっても、地球人とほとんど同じ姿・体格のものから、宇宙人のステレオタイプであるグレイなどのような体格などが大きく異なるもの、ファンタジー作品の亜人や獣人のようなもの、動物ではなく植物から進化したものなど、さまざまなバリエーションがある。映画『スター・ウォーズ』などによく現れるパターンで、スタジオでの撮影が容易である。
収斂進化の考えや、フィクション作品の作中で地球人と同様の扱い方が出来るというのもあり、フィクションでもこの種族が多い。

アニマリアン（動物型）

地球の高等動物に近い姿をしているが、人間の姿をしていないというもの。広義では「火星人など、タコのような宇宙人」もこれに含まれる。尾や角、分厚い毛皮など人間以外の動物の特徴を持つ人型という獣人型の場合はヒューマノイドに含む場合が多い。

ロボット

『スタートレック』のボーグなど身体の大部分を機械装置に置き換えて機械が主体構成物になった生命体（サイボーグの一種）のほか、高度に発達して自我や自己増殖手段を得た機械・コンピュータを宇宙人と捉える場合もある。また、『トランスフォーマー』に登場する同名称のロボットなどのような、「一見人工物のようだが、金属や無機物を主な構成物質とした生命体」というものもある。
日本のフィクションでの呼称は、「機械生命体」や「金属生命体」、「無機生命体」などといったものがある。

エキゾチック（異型）

後述の「宇宙人の形態」で述べるように、地球での高等生物の姿をとっていない、または地球における「生命」の概念や定義に当てはまらならず、下記のアパリッショナルとは違い明確な物質で構成された身体を持つもの。前者は『スタートレック』の流動体生物・創設者などが、後者はケイ素生物など無機物で構成された生物の中で知性はあるが外見は固形物（鉱物）そのもの、といったものがこれに該当する。

アパリッショナル（幽霊）

意識や精神など霊的な存在のみ、または電気などのエネルギー信号のみで構成された、実体の存在しない生命。『スタートレック』の高次元生命体や『スターゲイト SG-1』の古代種族・エンシェントなどのように、高度な文明種族が生物種としてではなく精神における「進化」を遂げて肉体を捨て霊的な存在へ変化した場合というのもある。

火星人

火星に知的生命がいるという説はイマヌエル・カントなどが支持していたが、19世紀末、パーシヴァル・ローウェルは火星に運河を発見したと主張し、これが知的生命体によるものだと考えた。これは前述のH・G・ウェルズによる小説『宇宙戦争』にも影響を与え、さらに『宇宙戦争』に登場した火星人の姿であるタコの様なイメージが広く知れ渡り、のちのフィクション作品にも同様の姿の火星人が多数登場している。
しかしその後の研究によって火星の環境が極めて苛酷である事が判り、知性を持った高等な生命体が生息する可能性が低いことが判明した。
しかし、太古火星にも川や海があり、温暖で湿潤な時代もあった痕跡が発見され、火星に生命が存在する（あるいは過去存在した）可能性を完全に否定することは出来ない。南極で発見された火星由来の隕石から「微生物の痕跡」と見られるものが発見されたり、火星の凍土層に細菌等の微生物が生存していることはあり得るという説[1]も提示されている。推定される地質学的環境条件から、木星の第二衛星のエウロパにも生命が発生した可能性がある。しかし、地球外生命の存在と地球外知的生命の存在とはまったく別の次元の論議である。太陽系内で地球外生命が発見されても、それは宇宙人の存在にはつながらない。

金星人

火星と並んで、フィクション作品に登場する事の多い宇宙人でもある。
ジョージ・アダムスキーをはじめ、実際に金星人と出会ったという目撃談が雑誌なので出版されたが、金星の過酷な環境（摂氏400度、90気圧という高温高圧な環境である）から火星や、エウロパのような他の惑星、衛星と比べても生物は存在しにくいと考えられている。そのため、金星人に出会ったといっている目撃者の多くが、インチキではないかといわれている。実際、有名なジョージ・アダムスキーも、自身の撮影したUFOの写真がトリックだと判明している。地球人と同じ姿だが、やや鼻が大きいとされる。金星は「ヴィーナス」とよばれているので、その心理印象が投影され女性の美人の金星人像が生まれたのかもしれない。現代の科学研究の結果では、金星の歴史上に生命が存在できるような時期はなかった。