Las moléculas orgánicas contienen carbono, el cual es un elemento básico para la vida tal y como la conocemos. Las observaciones del medio interestelar muestran que las moléculas orgánicas, como las precursoras de aminoácidos simples, están presentes en el espacio. También se han encontrado moléculas orgánicas, incluyendo un aminoácido, en cometas y meteoritos. Es muy probable que tales moléculas ya estuvieran presentes en el gas y el polvo a partir de los cuales se formó nuestro Sistema Solar.
Aunque la mayor parte de la vida en la Tierra es sensible a las condiciones ambientales, se ha descubierto que algunos organismos, los extremófilos, sobreviven en condiciones extremas, lo que demuestra que la vida puede existir donde menos se espera. Estos organismos pueden ser muy resistentes a una amplia gama de temperaturas, presiones, pH y exposición a la radiación. Algunos de ellos viven en lugares como desiertos, polos, en lo profundo del océano, dentro de la corteza o incluso en volcanes. Uno de los organismos más resilientes que se conoce puede sobrevivir en condiciones de vacío. Estos hechos permiten expresar con cautela cierto optimismo en lo concerniente a la posibilidad de vida en otros planetas o lunas, que a menudo presentan condiciones ambientales duras comparadas con las de la Tierra.
El agua líquida es un factor clave para el desarrollo de la vida tal como la conocemos. Por esta razón, la búsqueda de agua líquida en otros planetas y sus lunas ha sido un objetivo importante en la búsqueda de vida extraterrestre. A lo largo de los años, se han encontrado indicios de trazas de agua líquida en la superficie de Marte, lo que se suma al debate de larga data sobre su existencia en este planeta. Aunque la evidencia de la presencia actual de agua líquida en Marte es muy debatida y no por todos aceptada, los posibles vestigios apoyan la idea de que puede haber existido formas de vida simple. Si actualmente hay agua líquida en las profundidades de la superficie de Marte, existe el potencial para que exista vida.
Entre las muchas lunas que orbitan los planetas gigantes del Sistema Solar, algunas comparten características con los planetas terrestres, como atmósferas densas y la actividad volcánica. Europa, una de las mayores lunas de Júpiter, tiene una superficie congelada que pudiera cubrir un océano líquido. Los científicos creen que este océano podría proporcionar las condiciones adecuadas para que existan formas de vida simple. Otro candidato para albergar vida simple es Titán, la luna más grande de Saturno. Titán es rico en compuestos orgánicos complejos, tiene una atmósfera densa, metano líquido en la superficie, y se ha formulado la hipótesis de que tiene un océano de agua subterránea.
Desde el descubrimiento del primer planeta que orbita alrededor de otra estrella, se han detectado miles de planetas que orbitan alrededor de estrellas distintas al Sol, los llamados exoplanetas. El número de exoplanetas descubiertos continúa aumentando a un ritmo acelerado, lo cual nos permite caracterizar la población de exoplanetas en el vecindario solar.
Los exoplanetas muestran una amplia gama de propiedades físicas y orbitales. Con masas que van desde la de Mercurio hasta varias veces la de Júpiter, los exoplanetas pueden tener un radio de cientos de kilómetros hasta varias veces el radio de Júpiter. Los períodos orbitales de los exoplanetas pueden ser tan cortos como unas pocas horas, y sus excentricidades pueden ser tan altas como las de un cometa del Sistema Solar. La mayoría de los exoplanetas tienden a encontrarse en sistemas, compuestos por varios planetas que orbitan la misma estrella.
Al aumentar la precisión de los métodos de detección, actualmente somos capaces de encontrar planetas con una masa tan baja como una masa terrestre y un tamaño de aproximadamente el radio de la Tierra. Nuestra búsqueda hasta ahora, aunque sea limitada, ha mostrado que el vecindario Solar está repleto de planetas. Algunos de estos planetas incluso orbitan dentro de la denominada zona habitable alrededor de la estrella anfitriona. Según la definición, un planeta que orbita dentro de la zona habitable recibe la cantidad justa de radiación de su estrella como para permitir la existencia de agua líquida en su superficie.
Una forma de buscar civilizaciones extraterrestres es buscar señales que no podrían ser producidas naturalmente por ningún fenómeno astronómico conocido. La búsqueda sistemática de tales señales se conoce como la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (Search for ExtraTerrestrial Intelligence, SETI). Hasta ahora, no se han encontrado tales señales, pero SETI continúa escaneando el cielo, buscando cualquier pista de vida avanzada más allá de la Tierra.
