Apskritai, astrobiologas ieško gyvybės visoje visatoje. Jos paieška ir studijos gali apimti aplinkos, kuri potencialiai galėtų būti ankstesnė, dabartinė ar būsima gyvybės namai, tyrimą, ypač kitose vietose nei Žemė. Ji gali ištirti, kaip vystėsi gyvybė, tikėdamasi sužinoti, kaip gyvenimas gali prasidėti kitose saulės sistemos vietose ar už jos ribų. Tai gali apimti kitų planetų, žvaigždžių, kometų ar kitų astronominių kūnų tyrinėjimą.
Didžioji dalis darbo, kurį atlieka astrobiologas, yra susiję su tyrimais. Tai gali apimti modelių ir modeliavimo kūrimą. Be to, ji gali būti skatinama prisidėti prie projektų, priklausančių kitiems tyrėjams, arba kurti savo nepriklausomus projektus. Ji taip pat gali išrasti astrobiologinę įrangą, kuri gali būti naudojama tiek Žemėje, tiek vykdant misijas į kosmosą, pavyzdžiui, naujus mikroskopus, teleskopus ar kitus įrankius. Šios įrangos dalys gali būti naudojamos praeities gyvenimui aptikti arba ženklams, kad gyvybė gali pradėti vystytis, rasti.
Nors daug laiko praleidžiama atliekant tyrimus, komunikacija taip pat yra būtina. Dėl to astrobiologui gali tekti perteikti informaciją apie savo tyrimų eigą arba apie konkretų projektą per konferencijų ar susitikimų pranešimus, pranešimus ir publikacijas. Paprastai šiuos pranešimus ir renginius skaito arba juose dalyvauja bendraamžiai arba mokslininkai iš kitų institutų ar organizacijų.
Norint geriau suprasti, ką veikia astrobiologas, gali būti naudingas pavyzdys. Astrobiologui gali kilti klausimas, ar tam tikroje planetoje, kurioje nėra visų augalų, yra deguonies. Atlikusi išsamius tyrimus tiek Žemėje, tiek kosmose – paprastai per daugelį metų, ji gali pasiūlyti atsakymą į šį klausimą. Tada, naudodama savo tyrimus kaip pagrindą, ji gali dalyvauti konferencijose kaip pranešėja ir pateikti savo tyrimus bei išvadas publikacijoms.
Nelengvas kelias tapti astrobiologu. Būtinas bent jau tokios srities bakalauro laipsnis kaip astronomija, biologija, chemija, fizika ar inžinerija. Tačiau daugeliu atvejų astrobiologui taip pat reikia magistro ir daktaro laipsnio. Tiesą sakant, daugelis darbdavių reikalauja, kad jų astrobiologai turėtų chemijos, inžinerijos, fizikos, astronomijos ar susijusios mokslo srities daktaro laipsnius. Dažniausios astrobiologo darbo vietos yra nacionalinės laboratorijos, universitetai, astronomijos organizacijos ir nacionaliniai ar privatūs institutai.