碳元素是组成生命的基本成分，有机分子都离不开它。对星际介质的观察表明，太空中存在着有机分子，例如简单氨基酸的前身。在彗星和陨石中也发现了包括氨基酸在内的有机分子。这些分子很可能早已存在于形成太阳系的气体和尘埃中了。

虽然地球上的大多数生命对环境条件都很敏感，但在极端环境中也生活着一些生物体，即极端微生物。这表明生命可以存在于最意想不到的地方。这些生物体对极端温度、压力、酸碱度和辐射具有很强的抵抗力。有些生活在沙漠、极地、深海、地壳内部甚至火山中。已知的最有适应能力的生物之一可以在真空条件下生存。当谈到其他具有相当恶劣的环境的行星或卫星上是否存在生命的可能性时，这些事实是使得人们保持谨慎乐观的理由。

正如我们所知，液态水是生命发展的关键因素。因此，在其他行星及其卫星上寻找液态水一直是寻找外星生命的重要环节。近年来，在火星表面发现了可能属于液态水的痕迹，使得长期以来关于火星上是否存在过水的争论更加激烈。尽管目前火星上存在液态水的证据存在激烈的争议，但这些痕迹表明火星上可能曾经存在过简单的生命形式。如果目前火星地表深处存在液态水，那么就有可能存在生命。

在围绕着太阳系行星运行的众多卫星中，有些与类地行星具有相同的特征，例如浓密的大气和火山活动。木卫二是木星最大的卫星之一，它的冰冻表面下可能是液态海洋。科学家们认为，这片海洋可能为简单的生命形式提供了合适的生存条件。另一个可能存在简单生命的卫星是土星的最大卫星土卫六。土卫六富含复杂的有机化合物，有浓密的大气层，表面有液态甲烷，还可能拥有地下海洋。

人类已经发现了数千颗围绕着除太阳外的恒星运行的行星，称为系外行星。已发现的系外行星数量在越来越快地增加着，并且我们现在已经能够描述太阳附近的系外行星的特征。

系外行星的物理和轨道特性差异很大。质量从水星质量到数倍木星质量不等，半径范围为数百公里到数倍于木星的半径。系外行星的轨道周期可以短至几个小时，其轨道偏心率可以与太阳系彗星轨道的偏心率一样高。大多数系外行星都是由围绕同一颗恒星运动的数颗行星组成的行星系的成员。

通过提高探测方法的精度，我们现在能够找到质量和半径与地球相当的行星。虽然我们的探索有限，但目前已发现太阳附近有很多系外行星。其中一些行星正好处在围绕主星的被称之为宜居带的区域内。根据定义，那些在宜居带内绕转的行星从其恒星接收的辐射适量，以允许其表面存在液态水。

一种寻找外星文明的方法是寻找任何已知天文现象都无法自然产生的信号。对此类信号的系统性搜索被称为地外文明探索（SETI）。到目前为止，还没有发现这样的信号，但SETI依旧在持续扫描天空，以寻找来自地球以外的高级生命的任何线索。