天體生物學提出了一個重大問題：宇宙中其他地方是否有生命？它不僅僅研究外星人。該領域研究地球上生命的起源、生命所需的條件，以及這些條件可能存在於地球之外的哪些地方。它融合了生物學、化學、地質學、天文學和行星科學。

這項研究的重點是水、碳和能量。液態水是目前已知生命最有可能存在的溶劑。碳構成了生命所需的複雜分子。從陽光到化學梯度，各種能量來源驅動新陳代謝。天體生物學家在火星、木衛二和土衛二的地下海洋以及系外行星的大氣層中尋找這些成分。

該領域也研究極端微生物，即地球上能在沸騰的噴射孔、酸性湖泊和放射性廢料中生存的生物。這些生物拓展了生命可能存在的環境範圍。它們也為探測生物特徵（即生物留下的化學痕跡）的儀器設計提供了資訊。

目前尚未發現外星生命的確切證據。但由於這個問題至關重要，不容忽視，因此探索仍在繼續。