Sulla natura delle cause del fenomeno UFO esistono diverse ipotesi. La più conosciuta è quella definita "extraterrestre", secondo la quale gli UFO sarebbero astronavi provenienti da altri mondi.
La possibilità che ci sia vita intelligente al di fuori della Terra è un problema che da sempre divide e impegna gli scienziati e affascina l' "uomo della strada" e l'eventualità che altre creature stiano già visitando la terra ha contribuito a diffondere curiosità e interesse nei confronti del fenomeno UFO.

Al di là degli stessi problemi legati a questa ipotesi (ad esempio la provenienza di questi "visitatori cosmici" e i loro metodi di spostamento) mancano delle prove concrete in grado di confermare in modo inconfutabile questa tesi, così come non trovano riscontro nella realtà molte credenze che si hanno sugli UFO, come l'immagine dell'astronave a forma di "disco" o la presenza di "omini verdi".

Parallelamente all'ipotesi extraterrestre, se ne sono sviluppate altre più o meno "esotiche": universi paralleli, viaggiatori nel tempo, fenomeni paranormali, apparizioni religiose. Queste teorie sono state formulate nel corso degli anni per cercare di adeguare le possibili spiegazioni all'apparente "irrazionalità" della casistica UFO raccolta, ma rientrano più nel campo della fantasia che in quello della speculazione scientifica.

Un secondo gruppo di ipotesi nega invece ogni causa straordinaria: gli UFO sarebbero velivoli sperimentali più o meno segreti oppure fenomeni atmosferici ancora sconosciuti o semplici confusioni da parte dei testimoni, sotto l'effetto del "mito ufologico".

Allo stato attuale delle conoscenze, non esistono prove concrete in favore di alcuna ipotesi. I dati finora raccolti sono insufficienti per una qualsiasi conclusione definitiva a causa della loro imprecisione e frammentarietà. Si tratta perlopiù di testimonianze rese da osservatori occasionali e come tali affette da errori legati alla stessa percezione umana. Inoltre i dati estratti dagli avvistamenti ufologici sembrano spesso contraddittori ed i parametri costanti finora emersi dagli studi non bastano ad identificare chiaramente una sola possibile causa, tanto da far presupporre la concorrenza di fattori diversi dietro l'unica sigla "UFO".