Eine Megastruktur ist ein künstliches Konstrukt von enormer Größe. Der Begriff ist informell, aber im Allgemeinen sind Megastrukturen entlang einer Dimension mindestens einige Tausend Kilometer groß. Megastrukturen tauchen am häufigsten in Science-Fiction auf, obwohl die Chinesische Mauer wohl eine Megastruktur ist. Die Große Mauer kann von einer niedrigen Erdumlaufbahn aus gesehen werden, aber auch Autobahnen, Getreidefelder und große Gebäude. Die niedrige Erdumlaufbahn ist nur 200 km (125 Meilen) hoch, also macht dies Sinn. Megastrukturen sind am häufigsten in Science-Fiction zu sehen, und es scheint nur eine Frage der Zeit zu sein, bis unsere Zivilisation damit beginnt, sie zu bauen. Eine Megastruktur soll eine zusammenhängende, selbsttragende Einheit sein, also nicht aus einem Aggregat kleinerer Konstrukte bestehen.
Die bekannteste fiktive Megastruktur wäre der Todesstern. Es wurde vermutet, dass der Todesstern eine ähnliche Größe wie der Mond hatte. Wenn ja, wäre es ungefähr 3,500 km (2,000 Meilen) groß. Sein Kern würde unter enormem Druck stehen und müsste wahrscheinlich solide sein, anstatt wie in den Filmen strukturelle Elemente zu enthalten.
Globus Cassus, ein abstraktes Designprojekt, schlug vor, die Materie der Erde in eine Reihe rotierender Ringe zu „entfalten“, deren innere Oberfläche wir dann bewohnen würden. Ein ähnliches Konzept taucht in den Romanen von Ian M. Banks Culture auf, in denen riesige ringförmige Megastrukturen mit Dutzenden von Erddurchmessern, die als „Orbitale“ bezeichnet werden, leise rotieren und ihre Innenflächen mit Hunderten von Kontinenten und langen Ozeanen bedeckt sind. In Larry Nivens Ringworld-Reihe gibt es einen noch größeren Ring – dieser Ring geht mit einer mit Land bedeckten Oberfläche um die Sonne herum. Es besteht aus einem fiktiven Material namens Scrith mit Atombindungen, die so stark sind wie die Bindungen zwischen Protonen und Neutronen im Atomkern. Wissenschaftler, die Berechnungen über die notwendige Festigkeit dieser Megastruktur anstellen, haben herausgefunden, dass sie tatsächlich so stark sein müsste.
Um der Realität näher zu kommen, wäre ein Weltraumlift, eine Megastruktur, die aus einem Material gebaut werden könnte, das wir bereits herstellen können, wenn auch teuer und in kleinen Mengen – Kohlenstoff-Nanoröhrchen – etwa 50,000 km lang, bis hin zu geosynchronen Orbit. Ein solcher Aufzug könnte relativ dünn sein, mit einem Nanoröhrenkern mit einer Breite von nur 1 bis 10 cm. Die höheren Teile des Aufzugs müssten dicker sein, um Stößen mit Weltraumschrott standzuhalten. Es gibt bereits eine Gruppe namens Liftport, die bis 2031 einen Weltraumlift bauen will. Wenn sie erfolgreich sind, könnte dies die erste echte Megastruktur sein und eine Revolution in der Raumfahrt einläuten.