Eksobioloogia on potentsiaalsete eluvormide uurimine väljaspool Maa keskkonda. Kuigi eksobioloogid pole veel leidnud lõplikku tõestust tulnukate elu kohta, kulutavad nad aega selle tõendi otsimisele ja viisidele, kuidas elu võiks mujal universumis ellu jääda. Eksobioloogid saavad teha tihedat koostööd valitsuste kosmoseagentuuridega.
Elu päritolu pakub suurt huvi eksobioloogidele, kes kasutavad oma uuringutes evolutsiooniteooriat. Eksobioloogias on oma roll igal teadusvaldkonnal, mis suudab valgust heita sellele, kuidas elu tekib ja selle keskkonnaga suhtleb. Geneetikud, mikrobioloogid ja isegi mittebioloogiaeksperdid, näiteks geoloogid, võivad teha karjääri eksobioloogias.
Geneetikud ja evolutsioonibioloogid saavad uurida Maal eksisteerivate organismide geneetilisi vorme, panna need ellujäämismehhanismid keskkonna konteksti ja esitada erinevaid teooriaid selle kohta, kuidas organismid võivad erinevatel planeetidel elada. Mikrobioloogid sisenevad eksobioloogia valdkonda, kuna nende valdkonda, mikroobe, leidub kogu planeedil erinevates keskkondades. Oluline kasuliku eksobioloogiaalase teabe allikas pärineb bakterite ja muude mikroskoopiliste organismide üksikasjadest, mis erinevalt teistest organismivormidest elavad ekstreemsetes keskkondades.
Ebatavalised eluvormid Maal võivad anda eksobioloogile teada ka elu arengu ja õitsengu võimalikest teedest. Näiteks bakterid, mis võivad kasvada kasutades arseeni, metalli, mis on tavaliselt toksiline, pakuvad eksobioloogidele mehhanismi, mille abil saavad teooriad selle kohta, kuidas sarnased eluvormid võiksid kasvada sarnaste tingimustega keskkondades. Äärmiselt kuumal temperatuuril elavad bakterid võivad anda teavet ka selle kohta, kuidas elu suutis ellu jääda Maa-sarnase planeedi algusaegadel, kus varajane elu pidi võitlema sarnaste temperatuuridega.
Eksobioloog võib olla võimeline kontrollima ka proove avakosmosest, alates meteoriitidest kuni kivimiproovideni otse Kuult või planeetidelt, nagu Marss. Ta võis uurida ka eelajalooliste organismide poolt Maalt pärit kivimitele jätnud märguandvaid fossiilseid jälgi ja kasutada neid proovikivimite võrdlemiseks, et tuvastada võimalikke fossiilide jäänuseid. Andmed, mida eksobioloog Maal kogub, on väärtuslikud, et välja selgitada, milliseid märke tulnukakaljul kujutada võib.
Eksobioloogid võivad spetsialiseeruda ka teistest planeetide kehadest tehtud piltide tõlgendamisele. Nad võivad tuvastada märke veeallikatest või meredest, isegi kui need on iidsed. Mõned eksobioloogid uurivad ka teatud elementide kontsentratsioone teistel planeetidel, et välja selgitada näiteks, kas atmosfääri koostis viitab mõne elu olemasolule. 2011. aasta seisuga ei olnud eksobioloogid veel suutnud leida lõplikke tõendeid elu kohta väljaspool Maad ning võimalike elumärkide tõlgendused võivad olla vastuolulised.