Sinh học vũ trụ đặt ra một câu hỏi lớn: liệu có sự sống ở nơi nào khác trong vũ trụ? Nó không chỉ đơn thuần là về người ngoài hành tinh. Lĩnh vực này nghiên cứu cách sự sống bắt đầu trên Trái đất, những điều kiện cần thiết để sự sống hình thành, và những điều kiện đó có thể tồn tại ở đâu ngoài hành tinh của chúng ta. Nó kết hợp sinh học, hóa học, địa chất, thiên văn học và khoa học hành tinh.

Việc tìm kiếm tập trung vào nước, carbon và năng lượng. Nước lỏng là dung môi hứa hẹn nhất cho sự sống như chúng ta biết. Carbon tạo thành các phân tử phức tạp mà sự sống sử dụng. Các nguồn năng lượng, từ ánh sáng mặt trời đến gradient hóa học, thúc đẩy quá trình trao đổi chất. Các nhà sinh vật học vũ trụ tìm kiếm những thành phần này trên sao Hỏa, trong các đại dương ngầm dưới bề mặt của Europa và Enceladus, và trong khí quyển của các hành tinh ngoài hệ mặt trời.

Lĩnh vực này cũng nghiên cứu các sinh vật ưa cực đoan, những sinh vật trên Trái đất có thể sống sót trong các miệng phun thủy nhiệt sôi sục, hồ axit và chất thải phóng xạ. Những sinh vật này mở rộng phạm vi môi trường mà sự sống có thể tồn tại. Chúng cũng cung cấp thông tin cho việc thiết kế các thiết bị tìm kiếm dấu hiệu sinh học, những dấu vết hóa học mà sinh vật sống để lại.

Chưa có bằng chứng chắc chắn nào về sự tồn tại của sự sống ngoài hành tinh được tìm thấy. Cuộc tìm kiếm vẫn tiếp tục vì câu hỏi này quá quan trọng để có thể bỏ qua.