Yleisesti ottaen astrobiologi etsii elämää koko maailmankaikkeudessa. Hänen hakuunsa ja opintoihinsa voi kuulua ympäristön tutkiminen, joka voisi mahdollisesti olla aikaisempi, nykyinen tai tuleva elämän koti, etenkin muissa paikoissa kuin maapallolla. Hän voi tutkia, miten elämä on kehittynyt, toivoen oppia, miten elämä voi alkaa muualla aurinkokunnassa tai sen ulkopuolella. Tähän voi kuulua muiden planeettojen, tähtien, komeettojen tai muiden tähtitieteellisten kappaleiden tutkiminen.
Suuri osa astrobiologin työstä pyörii tutkimuksen ympärillä. Tämä voi sisältää mallien ja simulaatioiden kehittämistä. Lisäksi häntä voidaan kannustaa osallistumaan muiden tutkijoiden hankkeisiin tai kehittämään omia itsenäisiä hankkeitaan. Hän voi myös keksiä astrobiologisia laitteita, joita voidaan käyttää joko maan päällä tai ulkoavaruustehtävissä, kuten uusia mikroskooppeja, kaukoputkia tai muita työkaluja. Näitä laitteita voidaan käyttää havaitsemaan mennyt elämä tai löytämään merkkejä siitä, että elämä voi alkaa kehittyä.
Vaikka tutkimukseen kuluu paljon aikaa, viestintä on myös välttämätöntä. Tämän seurauksena astrobiologin on ehkä välitettävä tietoja tutkimuksensa edistymisestä tai tietystä projektista konferenssien tai kokousten esitysten, raporttien ja julkaisujen kautta. Yleensä nämä viestinnät ja tapahtumat lukevat tai osallistuvat vertaisiin tai muiden instituutioiden tai organisaatioiden tutkijoihin.
Esimerkki voi auttaa ymmärtämään paremmin, mitä astrobiologi tekee. Astrobiologi saattaa ihmetellä, onko happea olemassa tietyllä planeetalla, jolla ei ole kaikkea kasvien elämää. Kun hän on suorittanut yksityiskohtaisen tutkimuksen sekä maan päällä että avaruudessa – yleensä useiden vuosien aikana, hän voi ehkä ehdottaa vastausta tähän kysymykseen. Sitten hän voi käyttää tutkimustaan perustana ja osallistua konferensseihin puhujana ja lähettää tutkimuksensa ja havaintonsa julkaisuille.
Ei ole helppo polku astrobiologiksi. Vaaditaan vähintään kandidaatin tutkinto sellaisilla aloilla kuin tähtitiede, biologia, kemia, fysiikka tai tekniikka. Useimmissa tapauksissa astrobiologi tarvitsee kuitenkin myös maisterin ja tohtorin tutkinnon. Itse asiassa monet työnantajat edellyttävät, että heidän astrobiologeillaan on tohtorin tutkinto kemiasta, tekniikasta, fysiikasta, tähtitieteestä tai siihen liittyvästä tieteenalasta. Astrobiologin yleisimpiä työpaikkoja ovat kansalliset laboratoriot, yliopistot, tähtitieteelliset järjestöt ja kansalliset tai yksityiset laitokset.