تحتوي الجزيئات العضوية على الكربون، وهو لبنة أساسية للحياة كما نعرفها. تُظهر ارصاد الوسط البيننجمي أن الجزيئات العضوية مثل الأحماض الأمينية البسيطة، موجودة في الفضاء. كما تم العثور على جزيئات عضوية في المذنبات والنيازك. من المحتمل جداً أن تكون هذه الجزيئات موجودة بالفعل في الغاز والغبار الذي تشكل منه نظامنا الشمسي.

على الرغم من أن معظم أشكال الحياة على الأرض حساسة للظروف البيئية، فقد وجد أن بعض الكائنات الحية، مثل الأحياء أليفة الظروف القاسية (extremophiles)، تعيش في الظروف القاسية مما يدل على أن الحياة يمكن أن توجد في اماكن لا يمكن توقعها. يمكن أن تقاوم هذه الكائنات الحية الظروف الصعبة في درجات الحرارة والضغط ودرجة الحموضة والتعرض للإشعاع. حيث يعيش البعض منها في أماكن مثل الصحاري والأقطاب وأعماق المحيطات وطبقات الارض أو حتى في البراكين. كما يمكن لنوع معين من الكائنات الحية ان تبقى على قيد الحياة في ظروف الفراغ. هذه الحقائق هي أسباب تدعونا للتفاؤل الحذرحول امكانية وجود شكل من اشكال الحياة على الكواكب أو الاقمار ألاخرى ، والتي غالباً ما تمتلك ظروفاً بيئية قاسية.

الماء السائل هو عامل رئيسي لتطور الحياة كما نعرفها. لهذا السبب، كان البحث عن الماء السائل على الكواكب الأخرى وأقمارها هدفاً مهماً في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. على مر السنين تم العثور على آثار محتملة للمياه السائلة على سطح المريخ، مما زاد من الجدل حول وجود الحياة على هذا الكوكب. على الرغم من أن الأدلة التي تثبت وجود المياه السائلة حالياً على سطح المريخ موضع نقاش قوي، ، فإن الآثار المحتملة توفر الدعم لفكرة أن أشكال الحياة البسيطة قد تكون موجودة. بصورة عامة، إذا كانت هناك مياه سائلة في أعماق سطح المريخ، ، فهذا يعني ان هناك احتمالية لوجود الحياة فيها.

بعض اقمار الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي لها خصائص مشتركة مع الكواكب الأرضية، مثل الغلاف الجوي الكثيف والنشاط البركاني. يوروبا ، أكبر أقمار المشتري ، له سطح متجمد قد يغطي المحيط السائل. يعتقد العلماء أن هذا المحيط قد يوفر الظروف المناسبة لوجود شكل من أشكال الحياة البسيطة. تيتان ، أحد أكبر أقمار زحل، مرشح آخر لاستضافة الحياة البسيطة. تيتان غني بالمركبات العضوية المعقدة، ولديه غلاف جوي كثيف، وميثان سائل على السطح ، وقد تم افتراض أنه يحتوي على محيط مائي تحت السطح.

منذ اكتشاف أول كوكب يدور حول نجم آخر، تم اكتشاف آلاف الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى غير الشمس، تسمى بـ الكواكب الخارجية. يستمر عدد الكواكب الخارجية المكتشفة بالازدياد بوتيرة متسارعة، ونحن الآن قادرون على تمييز أعداد الكواكب الخارجية في المناطق المجاورة لنظامنا الشمسي.

تُظهر الكواكب الخارجية تنوع كبير في الخصائص الفيزيائية والمدارية. حيث تتراوح كتلها بين كتلة عطارد إلى أضعاف كتلة المشتري، ونصف قطر يتراوح بين مئات الكيلومترات إلى عدة أضعاف نصف قطر المشتري. أما الفترات المدارية للكواكب الخارجية حول نجومها فقد تكون قصيرة جداً تصل الى بضع ساعات، كما يمكن أن يكون لها شذوذ مداري عالي مشابه لشذوذ مذنبات النظام الشمسي. معظم الكواكب الخارجية موجودة في أنظمة كوكبية، تتكون من عدة كواكب تدور حول نفس النجم.

بسبب تطور دقة الطرق المستخدمة للكشف عن الكواكب الخارجية، يمكننا الآن العثور على كواكب ذات كتلة منخفضة تصل إلى كتلة أرضية واحدة وحجم مساوي لنصف قطر الأرض. لقد أظهرت عمليات البحث، رغم محدوديتها، أن جوار نظامنا الشمسي يعج بالكواكب. بعض هذه الكواكب تدور داخل ما يسمى بالمنطقة الصالحة للسكن حول النجم المضيف. حيث يتلقى الكوكب الذي يدور داخل المنطقة الصالحة للسكن الكمية المناسبة من الإشعاع من النجم المضيف للسماح بوجود الماء السائل على سطحه.

إحدى طرق البحث عن حضارات ذكية خارج كوكب الأرض هي البحث عن إشارات لا يمكن أن تنتج بشكل طبيعي من أي ظاهرة فلكية معروفة. يُعرف البحث المنهجي عن هذه الإشارات باسم البحث عن الذكاء خارج الأرض (Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI)). حتى الآن، لم نعثر على مثل هذه الإشارات، لكن المراصد الفلكية بكل انواعها تواصل مسح السماء بحثاً عن أي دليل للحياة الذكية خارج الأرض.