自1992年发现第一颗环绕太阳以外的恒星运转的地外行星以来，科学家们已经发现了4000多颗地外行星。通常科学家使用几种方法寻找地外行星。
古老而又可靠的凌日法
凌日发生在行星经过恒星和观测者之间的时候，恒星的部分光线被遮挡，亮度出现微小的下降。比如，当金星或水星在我们和太阳之间经过时，我们可以从地球上观察到凌日现象。目前，大多数已知的系外行星都是通过凌日法发现的。使用凌日法，NASA已经发现了3287颗地外行星。
科学家还可以在凌日过程中了解地外行星的大气层成分。当地外行星经过恒星时，一些光将穿过它的大气层，可以通过分析这些光线来确定哪些不同的大气元素影响了它的特定色散。大气的组成对决定宜居性很重要。此外，宜居性还可以通过轨道大小和恒星温度来进一步确认。这些有助于确定行星本身的温度，从而告诉我们它的表面是适宜的温度，还是不适合生命存在。
科学家还会寻找某颗行星凌日时间的变化，这些变化可以揭示围绕同一颗恒星运行的其他行星的存在。
径向速度法
行星和恒星之间的引力是相互作用的，恒星具有非常强大的引力场，而行星的引力则小得多。因此，行星绕着恒星转。但即使行星很小，它仍然对它的宿主恒星有影响，当然这种影响远没有恒星对行星的影响那么明显。行星的引力会导致恒星稍微“摆动”一下，行星越大，对恒星的影响就越大。恒星的“摆动”可以告诉我们一颗恒星是否有行星，有多少行星，它们有多大。
径向速度法就是捕捉行星对其环绕的恒星所引起的靠近或远离地球的微小摆动。所以，这种技术也被称为多普勒方法，因为它测量由引力引起的恒星光线的偏移，也就是改变了颜色的光。
迄今为止，该方法已经发现了826个地外行星。
引力微透镜
爱因斯坦重新思考了引力的概念，不再把它定义为物体之间的神秘吸引力，而是更多地定义为时空的几何属性。这样，大物体会使空间结构扭曲。
当受到恒星或行星等大质量物体引力的影响时，这种效应会导致光线扭曲并改变方向。这种方向的改变会导致重力可以像放大镜的透镜一样弯曲和聚焦光线。当一颗恒星或行星的引力聚焦另一颗更遥远的恒星的光线，使它暂时看起来更亮时，引力微透镜就会发生。
在引力微透镜中，科学家从我们地球的角度观察一个大质量物体经过恒星前面时，会产生一条光曲线-随着时间的曲线。遥远恒星的光会变亮和变暗，这个特征告诉科学家前景物体（通常是恒星）的很多信息。如果这颗恒星有行星，它们会产生二次光曲线，提醒科学家它们的存在。
与凌日法或径向速度法相比，引力微透镜法并不局限于发现那些绕恒星运行相对较远的行星。科学家甚至用它来寻找所谓的“流浪行星”，这些行星在没有母星的情况下穿梭于太空深处。
迄今为止，该方法已经发现了106个地外行星。
直接成像
科学家在尝试直接拍摄地外行星的图像时，面临的主要问题是行星所环绕的恒星要比它们亮数百万倍。行星反射的光线或行星本身的热辐射都会被来自其恒星的大量辐射所淹没。这就像试图在点亮的灯泡里找到一只跳蚤，或在聚光灯周围飞来飞去的萤火虫。为此，科学家使用各种技术来阻挡可能有行星围绕其运行的恒星发出的光。一旦恒星的强光减弱，他们就能更好地观察恒星周围可能是地外行星的物体。
科学家主要有两种方法来阻挡恒星的光线。
一种叫做日冕仪，它是天文望远镜内部的一种设备，在恒星光线到达望远镜的探测器之前阻挡光线。
另一种方法是使用“星光罩”，这是一种能够在恒星进入望远镜之前阻挡光线的设备。对于寻找系外行星的太空望远镜来说，“星光罩”是一架单独的航天器，设计成恰当的距离和角度来阻挡恒星发出的星光。
迄今为止，该方法已经发现了51个地外行星。
脉冲星计时法
这种方法主要观测脉冲星周围的行星。恒星爆炸后，密度极高的残留物形成脉冲星。脉冲星自转时会释放出强烈的电磁辐射，在地球上被探测到是规律的、定时精确的脉冲，比原子钟还精确。脉冲时间的细微规律变化可以揭示行星的存在。科学家可以通过精确测量脉冲星时间的不规则性来推断这些行星的轨道和质量。
这种方法非常灵敏，它可以探测到只有地球十分之一质量的行星！然而，脉冲星是相对罕见的天体。而且，生命无法在这些围绕脉冲星运行的行星上生存，因为那里脉冲星释放出的高能辐射非常强烈。
科学家发现的第一个地外行星是在1992年用这种方法发现的。迄今为止，该方法已经发现了29个地外行星。
天体测量方法
天体测量依赖于对恒星在天空运动的超精确跟踪，以发现绕轨道运行的行星的引力牵引。（它与径向速度法在原理上相似，但不能测量恒星光线的多普勒偏移）。这种方法仍然是非常难做。恒星的摆动的距离如此微小，以至于从行星上精确地探测到这种摆动是非常困难的，尤其是那些地球大小的小型行星。
为了跟踪这些恒星的运动，科学家们拍摄一颗恒星和天空中邻近恒星的一系列图像。在每张图片中，比较这些参考恒星和他们要检查是否有行星环绕的恒星之间的距离。如果目标恒星相对于其他恒星移动了，科学家就可以分析这种移动，寻找系外行星的迹象。
天体测量需要极其精确的光学，从地球表面进行尤其困难，因为我们的大气会扭曲光线。几十年来，科学家们一直在使用天体测量法寻找外星行星，但取得的成功非常有限。研究人员表示，欧洲航天局计划于2013年10月发射的盖亚任务可以使用这项技术发现数万颗系外行星。