本书分成了四个主要部分。第一部分是总论，较系统地介绍了什么是天体生物学、生命的本质和存在条件、宇宙演化所促成的生物存在条件的满足，以及天体生物学的研究方法等。第二部分系统介绍地球生命出现的条件、形成和进化的过程，以及限制因素等。第三部分探索在太阳系范围内存在生命的可能性，以及生命在星际传播的可能性。第四部分将天体生物学的探索范围扩大到整个宇宙，并讨论了星际旅行和不同地外文明相互发现和沟通的可能性。