Laias laastus otsib astrobioloog elu kogu universumis. Tema otsingud ja uuringud võivad hõlmata selliste keskkondade uurimist, mis võiksid olla varasem, praegune või tulevane elukoht, eriti mujal kui Maa. Ta võib uurida, kuidas elu on arenenud, lootes teada, kuidas elu võib alata mujal päikesesüsteemis või kaugemalgi. See võib hõlmata teiste planeetide, tähtede, komeetide või muude astronoomiliste kehade uurimist.
Suur osa tööst, millega astrobioloog tegeleb, on seotud uurimistööga. See võib hõlmata mudelite ja simulatsioonide väljatöötamist. Lisaks võidakse teda julgustada panustama teistele teadlastele kuuluvatesse projektidesse või arendama oma iseseisvaid projekte. Ta võib leiutada ka astrobioloogilisi seadmeid, mida saab kasutada kas Maal või missioonidel avakosmosesse, nagu uued mikroskoobid, teleskoobid või muud tööriistad. Neid seadmeid võidakse kasutada eelmise elu tuvastamiseks või märkide leidmiseks, et elu võib hakata arenema.
Kuigi uurimistööle kulub palju aega, on oluline ka suhtlemine. Selle tulemusena võib astrobioloogil olla vaja edastada teavet oma uurimistöö edenemise või konkreetse projekti kohta konverentside või koosolekute ettekannete, aruannete ja väljaannete kaudu. Tavaliselt loevad neid teateid ja üritusi eakaaslased või teadlased teistest instituutidest või organisatsioonidest või osalevad seal.
Et paremini mõista, mida astrobioloog teeb, võib näide olla kasulik. Astrobioloog võib küsida, kas hapnikku eksisteerib konkreetsel planeedil, mis on tühi kogu taimestikust. Pärast üksikasjalikku uurimistööd nii Maal kui ka kosmoses – tavaliselt paljude aastate jooksul – suudab ta sellele küsimusele vastuse pakkuda. Seejärel, kasutades oma uurimistööd sihtasutusena, võib ta osaleda konverentsidel esinejana ning esitada oma uurimistööd ja tulemused väljaannetesse.
Astrobioloogiks saada pole lihtne tee. Vähemalt nõutav on bakalaureusekraad sellises valdkonnas nagu astronoomia, bioloogia, keemia, füüsika või inseneriteadus. Enamasti on aga astrobioloogil vaja ka magistrikraadi ja doktorikraadi. Tegelikult nõuavad paljud tööandjad, et nende astrobioloogidel oleks doktorikraad keemias, inseneriteaduses, füüsikas, astronoomias või mõnes sellega seotud teadusvaldkonnas. Kõige tavalisemad astrobioloogi töökohad on riiklikud laborid, ülikoolid, astronoomilised organisatsioonid ja riiklikud või erainstituudid.