費米悖論是一個有關外星人、星際旅行的科學悖論，闡述的是對地外文明存在性的過高估計和缺少相關證據之間的矛盾，很多相關的問題已經得到重視，內容包括天文學、生物學、生態學和哲學。新興的天體生物學給問題的解決引入了跨學科的研究手段。
費米悖論的第一點，即尺度問題，是一個數量級估計：銀河系大約有2500億（2.5 x 1011）顆恆星，可觀測宇宙內則有700垓（7 x 1022）顆。即使智慧生命以很小的概率出現在圍繞這些恆星的行星中，那麼僅僅在銀河系內就應該有相當大數量的文明存在。這也符合平庸原理的觀點，即地球不是特殊的，僅僅是一個典型的行星，具有和其他星體相同的規律和現象。有人用德雷克公式來支持這個論點，儘管這個式子的基礎正在受到質疑。
費米悖論的第二點是對尺度觀點的答覆：考慮到智慧生命克服資源稀少性的能力和對外擴張的傾向性，任何高等文明都很可能會尋找新的資源和開拓他們所在的恆星系統，然後是涉足鄰近的星系。因為在宇宙誕生137億年之後，我們沒有在地球或可觀測宇宙的其他地方，找到其他智慧生命存在的切實可靠的證據；可以認為智慧生命是很稀少的，或者說我們對智慧生命的一般行為的理解是有誤的。
費米悖論可以表述成兩種形式。一種是「為什麼沒有發現外星人或者外星物品？」如果星際旅行是可行的話，即使是用人類造的飛船這樣緩慢地旅行，也只需要5百萬到5千萬年去徵服星系。就算不考慮宇宙尺度，在地質學尺度上這也是一個相當短的時間。因為有很多年齡比太陽更大的恆星，或者因為智慧生命可能進化得更早，這個問題就變成為什麼星系還沒有被殖民。即使殖民對所有外星文明來說是不合實際的或者是不想去做的，大規模的星際探索也應該是有可能（探索的方式和理論上的探測器會在下文具體討論）。然而，沒有任何關於殖民和探索的證據得到承認。
上面的討論可能並沒有把宇宙作為整體考慮在內，因為星際旅行的次數問題就足以解釋為什麼地球上缺少外星生物的證據。但是，問題就變成「為什麼我們看不到智慧生命的跡象？」，因為足夠高等的文明應該能在可觀測宇宙的較大範圍內被看見。即使這些文明是很稀少的，尺度問題的討論暗示他們可能在宇宙歷史中的某一段存在過。因為他們在相當長的一段時間內能夠被觀測到，我們視野範圍內應該能找到很多他們起源地的跡象。然而，沒有任何確切的地外文明的觀測證據。相同的，以尺度和機率的角度與視野來觀察，地球屬於適居帶的行星，擁有且滿足一切生物物種維持生命、生存和演化的所有條件，然而事實上從地球歷史中的顯生宙開始至今，在這長達五億多年的歲月間和數百萬的生物物種中，只有一個物種成功的演化成為高等智慧生命－「人類」，而非多種多元的高等智慧生物並存於地球上，這顯示了在「相同條件」下，「高等智慧生命」並非如此的輕易出現和存在。同地球殊異假說一般，這或許為費米悖論提供了其中一個答案。
正如現在我們所經歷的，我們處於一個科技高速發展的時代，我們已經擁有了前人所渴望的技術，他們當時認為雲端之上還有其他的事物，但苦於沒有技術的支撐，只能把他們的夢想扼殺於懷中。但現在我們已經把他們的夢想實現了，不僅飛出了這顆所居住的星球，還飛向了更遠處。但是，在見識了宇宙是多麼的寬廣無垠之後，我們現在所處在的科技文明，就顯得十分微不足道。而我們人類這個群體，相對如此寬闊的宇宙來說，就像大象和螞蟻的對比，十分的渺小。如同塵埃一般，即使我們有著許許多多的科技，卻不能影響這一個宇宙運轉的方向。而在上世紀40年代，有一個天文學家把宇宙的等級分成了3個階段，但是這並不是最完善的分類。於是，在後世的其他科學家的努力下，把這3個階段加多了4個階段，變成了7個階段。而這7個文明我們現在連1級文明都還沒有達到，還處於0.73級文明，而這代表著我們的文明還達不到行星級。我們人類存在至今的時間，據考究長達數百萬年的時間，如此長的時間卻連最基礎的一級文明都還沒有達到，可見這些其他的高級文明要達到需要多麼長的時間，那麼科學家是如何在現有的基礎上推導出來，我們的文明之上還有如此多的高級文明呢？這一點就和費米悖論有很大的聯繫了。費米悖論與「光速恆定理論」以及「平行世界」理論，統稱為世界上3大可怕的理論，它們之所以可怕，是因為它們都和外星生命有一定的聯繫。而費米悖論，在人們觀看了宇宙之大後，對其爭議就更加的劇烈了。因為當人們看到宇宙的廣袤無垠，相信在某一個宇宙深處有著像地球這樣的存在，因此也可能擁有像人類一樣的生物存在。我們並非唯一。既然我們並不是唯一，那麼如果其他別的星球智慧生物如果可以進行星際旅行，那麼他們肯定會領先我們的文明，而且還有著比我們還悠久的歷史，不過目前為止，我們也只是聽說過外星人，卻沒有確鑿的證據證明這些外星人的存在，究竟是為什麼我們到現在為止，我們還沒有證據呢？根據分析，原因可能有這些。
首先，我們已經見識了宇宙是何其的廣闊，地球向火星的跨越按照我們的行走，就需要一段漫長的時間，如果其他文明可以進行星際旅行，他們的行走也是需要根據光年計算的，但是卻不一定能在這趟旅程中，發現地球的存在。
其次就是即使宇宙如此浩瀚，但是人類出現的條件，是不可能複製的，也許我們就是唯一的存在。沒有其他的智慧物種存在，但這一說法相對於如此巨大的宇宙來說，就有點牽強了，也許只能等我們人類成為星際文明時，才能去判斷我們這個想法是否正確。