Các dạng sống ngoài hành tinh (như vi khuẩn) được cho rằng có tồn tại ở Hệ Mặt Trời và ở các nơi khác trong vũ trụ. Giả thuyết này dựa trên kích thước lớn và sự nghiệm đúng của các định luật vật lý trong vùng vũ trụ quan sát được. Một số nhà khoa học như Carl Sagan và Stephen Hawking cho rằng không có lý gì mà sự sống lại không thể tồn tại ở nơi nào khác ngoài Trái Đất.[1][2] Lập luận này dựa trên Quan điểm Copernicus, phát biểu rằng Trái Đất không chiếm một vị trí đặc biệt nào trong vũ trụ, và mediocrity principle, phát biểu rằng Trái Đất chẳng có gì đặc biệt cả.[3] Sự sống có thể đã nảy sinh một cách độc lập ở rất nhiều nơi trong vũ trụ, và cũng có thể được hình thành với tần suất thấp hơn, được chuyển giữa các hành tinh có thể sống được, qua panspermia hoặc exogenesis.[4] Ở trường hợp nào đi nữa thì, theo các mô hình giả lập máy tính, các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho sự sống có thể đã được hình thành từ protoplanetary disk của dust grains xung quanh Mặt Trời trước khi Trái Đất được hình thành.[5] Các nghiên cứu giả lập này cho thấy quá trình tạo dựng sự sống trên Trái Đất cũng có thể được xảy ra trên các hệ sao khác, mà có các hành tinh quay xung quanh sao chủ.[5]

Hiện nay, những nơi người ta nghĩ sự sống đã có thể phát triển gồm Sao Kim,[6] Sao Hỏa, Europa (một vệ tinh của Sao Mộc) và 2 vệ tinh của Sao Thổ là Titan và Enceladus, Kepler-22b (một hành tinh giống Trái Đất).[7] Tháng 5 năm 2011, các nhà khoa học của NASA đã thông báo rằng Enceladus 'đang nổi lên như là một nơi có nhiều triển vọng nhất có thể có dạng sống mà chúng ta biết trong Hệ Mặt Trời'.[8][9] Sự sống cũng có thể xuất hiện tại các hành tinh ngoài hệ mặt trời, như Gliese 581 c, g và d. Các hành tinh này được phát hiện có khối lượng xấp xỉ Trái Đất, chắc chắn nằm trong vùng sống được của ngôi sao mẹ, và do đó có khả năng có nước ở dạng lỏng.[10] Tháng 12 năm 2011, các nhà khoa học làm việc với kính thiên văn vũ trụ Kepler của NASA tuyên bố đã tìm ra Kepler-22b, một hành tinh ngoài Trái Đất có vẻ như đang quay xung quanh một ngôi sao giống Mặt Trời và nằm trong vùng sống được.[11]

Hiện không có một bằng chứng thuyết phục nào cho thấy sự sống ngoài Trái Đất có tồn tại; tuy nhiên, một vài trong số đó đang gây tranh cãi.[12] Một số người tin rằng một vài vật thể bay không xác định có nguồn gốc ngoài hành tinh (xem các Giả thuyết ngoài hành tinh),[13] cùng với các tuyên bố về sự bắt cóc ngoài hành tinh,[14] bị gạt bỏ bởi hầu hết các nhà khoa học. Phần lớn các sự kiện nhìn thấy UFO được giải thích là đã nhìn thấy một vật thể bay thuộc Trái Đất hoặc một vật thể thiên văn, hoặc là một trò lừa.[15]