Astrobiologia on tutkimus maapallon rajojen ulkopuolisen elämän mahdollisuuksista. Se sisältää useita tieteenaloja, kuten biologia, kemia, astrologia ja geologia. Useilla korkeakouluilla ja yliopistoilla on astrobiologiaohjelmia ihmisille, jotka haluavat keskittyä tämän tieteenalojen tutkimukseen, ja astrobiologiaa tutkitaan myös virastoissa, kuten National Aeronautics and Space Administration (NASA).
Tiedeyhteisössä keskustellaan astrobiologiasta. Jotkut tutkijat katsovat, että ihmisten pitäisi keskittyä elämään maan päällä sekä maapallon organismien kohtaamiin ongelmiin eikä maapallon ulkopuolisen elämän mahdollisuuksiin. Toiset katsovat nenäänsä astrobiologiasta, koska sitä pidetään reunatieteenä, joka perustuu vahvasti teorioihin, olettamuksiin ja ekstrapolointiin. Jotkut kuitenkin kokevat, että astrobiologia on tärkeä oppiala ja että se voisi antaa vihjeitä elämän tulevaisuudesta maan päällä ja universumin yleisestä tulevaisuudesta.
Tämän alan tutkijat tutkivat maapallon elämän historiaa, kehitystä ja luonnetta saadakseen tietää enemmän maailmankaikkeuden mahdollisuuksista. Tarkastelemalla maapallon elämää astrobiologit voivat pohtia parametreja, joita voitaisiin käyttää elämän etsimisen rajoittamiseen muissa paikoissa. Esimerkiksi yleisesti ajatellaan, että vesi on välttämätöntä elämän ylläpitämiseksi, joten tutkijat ovat erityisen kiinnostuneita avaruudessa olevista esineistä, joissa on vettä. Kiinnostavia ovat myös sellaiset asiat, kuten tähden läheisyys planeetalle, joka voisi sisältää elämää.
Sen lisäksi, että astrobiologit katsovat elämää maan päällä ja yrittävät tehdä ennusteita evoluution tulevaisuudesta, he katsovat myös tähtiin. He tutkivat avaruudesta haettuja esineitä, kuten kuusta peräisin olevaa materiaalia, sekä valokuvia kaukaisista planeetoista ja muista avaruudessa olevista esineistä. Tutkimalla tällaisia esineitä he toivovat havaitsevansa elämän jälkiä tai ainakin merkkejä siitä, että elämä oli kerran läsnä, vaikka se ei olisi enää aktiivinen.
Muukalaisten elämänmuotojen tutkiminen vaatii myös joitain haasteita biologian perusteille. Esimerkiksi solurakenteet, jotka ovat välttämättömiä elämälle maapallolla, voivat olla täysin erilaisia maailmankaikkeuden muissa kulmissa, ja elämän perusrakenteet voivat myös olla aivan erillisiä. Tämä tarkoittaa sitä, että astrobiologia on joskus ristiriidassa muiden tieteenalojen kanssa, sillä tutkijat haluavat pitää avoimen mielen siitä, millaisia muotoja elämä voi olla.