Eksobiologija je preučevanje možnih oblik življenja zunaj okolja Zemlje. Čeprav eksobiologi še niso našli dokončnega dokaza o nezemeljskem življenju, porabijo svoj čas v iskanju tega dokaza in ugotavljanju načinov, na katere bi življenje potencialno lahko preživelo drugje v vesolju. Eksobiologi lahko delajo v tesnem sodelovanju z vladnimi vesolskimi agencijami.
Izvor življenja je zelo zanimiv za eksobiologe, ki v svojih študijah uporabljajo evolucijsko teorijo. Vsako znanstveno področje, ki lahko osvetli način nastanka življenja in interakcije z okoljem, ima vlogo v eksobiologiji. Genetiki, mikrobiologi in celo nebiološki strokovnjaki, kot so geologi, imajo lahko kariero v eksobiologiji.
Genetiki in evolucijski biologi lahko preučujejo obstoječe genetske oblike organizmov na Zemlji, te mehanizme preživetja postavijo v kontekst okolja in predlagajo različne teorije o tem, kako lahko organizmi živijo na različnih planetih. Mikrobiologi vstopajo na področje eksobiologije, ker njihovo strokovno področje, mikrobi, najdemo po vsem planetu v različnih okoljih. Pomemben vir uporabnih eksobioloških informacij prihaja iz podrobnosti o bakterijah in drugih mikroskopskih organizmih, ki živijo v ekstremnih okoljih, za razliko od vseh drugih oblik organizmov.
Nenavadne oblike življenja na Zemlji lahko eksobiologa obvestijo tudi o možnih poteh za razvoj in uspevanje življenja. Na primer, bakterije, ki lahko rastejo z uporabo arzena, kovine, ki je običajno strupena, zagotavljajo mehanizem za eksobiologe, da teoretizirajo o tem, kako bi podobne oblike življenja lahko rasle v okoljih podobnih razmer. Bakterije, ki živijo pri izjemno vročih temperaturah, lahko zagotovijo tudi informacije o tem, kako bi lahko življenje preživelo v prvih dneh planeta, podobnega Zemlji, kjer se je moralo zgodnje življenje soočiti s podobnimi temperaturami.
Eksobiolog bi lahko tudi pregledal vzorce iz vesolja, od meteoritov do vzorcev kamnin neposredno z lune ali planetov, kot je Mars. On ali ona je morda raziskal tudi fosilne sledi, ki so jih prazgodovinski organizmi pustili na kamninah z Zemlje, in jih uporabil za primerjavo vzorčnih kamnin, da bi identificiral možne fosilne ostanke. Podatki, ki jih eksobiolog zbere na Zemlji, so dragoceni za ugotovitev, kaj bi lahko predstavljale oznake na tujem kamnu.
Eksobiologi se lahko specializirajo tudi za interpretacijo slik drugih planetarnih teles. Morda bodo lahko prepoznali znake vodnih virov ali morja, tudi če so starodavni. Nekateri eksobiologi preučujejo tudi koncentracije določenih elementov na drugih planetih, da bi na primer ugotovili, ali sestava ozračja kaže na prisotnost nekega življenja. Od leta 2011 eksobiologi še niso mogli najti dokončnih dokazov o življenju zunaj Zemlje in interpretacije možnih znakov življenja so lahko sporne.