幾個世紀來，科學家和科幻小說家都堅信在太陽系以外存在著其他行星，但尋找它們的過程卻充滿了重重阻礙。不像恆星，行星本身不會發光，反射出來的那一點光被掩蓋在恆星的光芒下，根本微不足道。到了20世紀，科學家們總算找到了一些門道，明白髮現系外行星得圍繞它們和母星之間的影響來做文章，1917年，科學家們懷疑孤立白矮星Van Maanen 2有行星存在，但證據未經證實。1992首次證實了毫秒脈衝星PSR B1257 + 12周圍存在一個地球質量的行星系統。但真正被認為是第一顆圍繞類太陽恆星公轉的系外行星，是1995年日內瓦大學的米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz）所發現的飛馬座51b，他們也正因為這一工作獲得了2019年的諾貝爾物理獎。
這對師徒當時所採用的方法叫做徑向速度法，它依據的是恆星光譜的變化。恆星和周圍的行星其實像一對共舞的夥伴，儘管質量懸殊，但某種意義上它們還是在圍繞彼此在旋轉，只不過恆星轉的幅度異常微小。相對於地球而言，這顆恆星有時候會朝著地球飛來，有時候又離地球遠去，當它趨近地球時，我們測得的光會發生輕微的紅移，反之則發生藍移。所以其光譜就會出現周期性的藍移和紅移交替。具有這種現象的恆星，即可推斷它存在行星。
在發現了這一工具後，其他科學家又陸續發現了幾十顆系外行星，而1999年隨著行星HD 209458b的發現，另一個叫做凌星法的利器又把這扇發現之門更加徹底地打開。由於行星總在以一個固定的周期繞恆星旋轉，當它運動到地球與恆星之間的時候，就會擋住恆星發出的部分光芒，使得恆星視星等級出現暫時下降，然後隨著行星移開，光又恢復正常。因此當我們觀察到某顆恆星的視星等級存在這種周期性的變化，就可以斷定它擁有自己的行星。
凌星法和徑向速度法是目前為止人類發現系外行星的主要手段，截至2019年11月1日，科學家已經發現了4126個被確認的系外行星，其中97%以上是通過這兩種方法中的一種或兩者的結合。
對於圍繞一顆恆星運行的系外行星，國際天文學聯合會（IAU）規定其命名通常採用其母恆星的名稱加上一個小寫字母。星系中發現的第一顆行星被命名為b（母星被默認是a），接下來的其他行星挨個兒領後面的字母。而如果是同一時間發現，那麼離母星最近的那顆行星會得到b，其他行星則按軌道大小排序。
這兩年來，NASA專門請畫師為幾個有特殊意義的著名系外行星繪製了海報，其中既有科幻一般的想像，又蘊含著很多科學事實。這些絢麗而又浪漫的畫面，無不指向一個我們最想知道的問題：宇宙的其他地方，存在生命嗎？
圖片來自：NASA
利用克卜勒空間望遠鏡，NASA戈達德太空飛行中心的科學家Elisa Quintana用凌日法找到了環繞紅矮星克卜勒186運行的Kepler-186f，並在2014年4月17日的Science雜誌上發表了這一發現。這是人類第一次在潛在的宜居帶中發現地球大小的行星，它表面可能存在液態水。據推測，由於這顆恆星比太陽要更冷、更紅，所以如果克卜勒-186f上長著植物，那麼植物的光合作用可能會受到紅色波長光子的影響，從而與地球上的綠色植物在色調上大相逕庭。
圖片來自：NASA
加州山景城SETI研究所的Laurance Doyle研究小組在克卜勒16系統中發現了克卜勒16b，發現者們以《星際大戰》中的虛擬行星塔圖因的名字非正式地稱呼它，因為電影中天行者盧克的故鄉塔圖因星有兩個太陽，克卜勒16b也是如此。這兩個太陽都比我們的太陽小。一個為太陽質量的69％，另一個只有20％，該行星每229天圍繞兩顆恆星運行一次。它位於宜居帶之外，溫度非常寒冷，是一顆氣體行星，不太可能存在生命物質。
圖片來自：NASA
2012年，使用歐洲南方天文臺的HARPS儀器，赫特福德郡大學的Mikko Tuomi和哥廷根大學的 Guillem Anglada-Escude兩人所領導的天文學家小組，通過徑向速度法發現了HD 40307 g，它的體積是地球兩倍，被稱為「超級地球」，也有另一組研究這個區域的科學家把它叫做「迷你海王星」，這是因為目前為止我們還不能確定它到底是巖石表面還是氣體和冰層表面，但能確定其質量達到了地球的8倍，引力要大得多。
圖片來自：NASA
1995年10月，米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲在Nature雜誌上宣稱，通過上普羅旺斯天文臺的埃洛迪攝譜儀高敏度分光儀，他們用徑向速度法發現了飛馬座51b。儘管關於「人類發現的第一顆系外行星是哪顆」這個問題有很多爭議，但飛馬座51b在競爭者行列中有著與眾不同的地位，它不僅是第一顆被證實圍繞類太陽恆星運行的行星，且還開創了一種被稱為熱木星的全新行星類別，其質量大到足以吸住一層較厚的大氣層，而不至於被母星的太陽風吹走。科學家推測其大氣層中可能存在著雲層和矽酸鹽物質。它處於潮汐鎖定狀態，即永遠以同一面對著母星，已發現的系外行星中有不少是這種情況。
圖片來自：NASA
PSO J318.5-22是夏威夷大學的Michael Liu小組在2013年10月，利用位於美國夏威夷哈雷阿卡拉天文臺的全景調查望遠鏡和快速響應系統（Pan-STARRS 1）通過直接成像技術發現的，屬於一類特殊的行星，被稱為「流氓」行星——它們獨自在星系中遊蕩，並不圍繞著哪一顆母星運行。關於這些行星是如何形成的，我們所知不多，理論上認為它們可能是失敗的恆星，或者是行星吸積後被噴射出來的。它們一開始會因熱量而發出微弱的光芒，等到慢慢冷卻下來，就不再發光了。
圖片來自：NASA-JPL/Caltech
2016年5月，天文學家在智利拉西拉天文臺使用Trappist望遠鏡首次發現了位於一顆冷矮星周圍3顆地球大小的行星，接下來NASA的斯皮策太空望遠鏡對這一發現進行了跟蹤，確認了3顆行星中的2顆，並發現第3顆實際上包括3顆不同的行星，然後還繼續發現了另外2顆行星，所以一共是找到了7顆，科學家們於2017年2月在Nature上發表了這一發現。海報中展現的TRAPPIST-1e行星提供了一幅令人驚心動魄的景象：紅色天空中明亮的物體若隱若現，但它們不是這顆行星的衛星，而是一個壯觀的行星系統。這7顆行星圍繞著它們小而暗淡的冷矮星，就像圍繞著篝火的一家人，它們中的任何一顆都有可能存在液態水。
圖片來自：NASA-JPL/Caltech
巨蟹座55e在2004年8月就被宣告發現，但關於其軌道的數據一直存在爭議，直到2010年的觀測和重新計算才確定了其存在。2014年7月，國際天文學聯合會啟動了為某些系外行星及其寄主恆星取名的程序，次年12月宣布巨蟹座55e的獲獎名字是詹森（Janssen，為紀念荷蘭眼鏡製造商和望遠鏡先驅Zacharias Janssen），主星被取名為哥白尼，詹森甚至還有個姊妹行星叫伽利略。2016年，哈勃太空望遠鏡在詹森星大氣中探測到氫氣和氦氣（以及氰化氫的暗示），但沒有水蒸氣。2017年，斯皮策太空望遠鏡進行的紅外觀測則表明，詹森星表面被熔巖海洋所覆蓋，並釋放出大量塵埃雲，便是海報中這副一片紅海朦朧的景象了。
圖片來自：NASA-JPL/Caltech
PSR B257+12行星系統位於距離我們2300 光年外的室女座，其中PSR B1257 + 12 c被命名為Poltergeist，意思是幹擾人的超自然生物，這個行星系統還有另外兩顆PSR B1257 + 12 b和PSR B1257 + 12 d，分別被命名為屍鬼（Draugr） 和修普諾斯（Phobetor，希臘神話中的睡神，是死神的兄弟）。從命名就知道它們在科學家眼裡是跟死亡有多麼近，因為它們圍繞著一顆脈衝星（旋轉的中子星，在宇宙中密度僅次於黑洞）公轉，被恆星核所發出的持續輻射慢慢吞噬，想想就跟殭屍差不多的樣子嘛。這張海報也正是萬聖節發布的。
圖片來自：NASA-JPL/Caltech
2005年，一群在法國進行觀測的天文學家發現了位於狐狸座、距離地球約63光年的HD 189733 b，它是最早被描繪出表面熱量分布圖的系外行星，其表面顏色被認為是深藍色，可能你會覺得欸這顏色和地球差不多吧，它應該是個宜人的友好行星，但實際上，此處天氣簡直糟透——它的藍色大氣中有著速度連地球上最大級別颱風也望塵莫及的氣流漩渦，速度為2公裡/秒，裡頭還挾帶著粒徑約10 2到10 1μm 的矽酸鎂，跟玻璃碴似的，誰去了都有去無回。因此海報也把它處理得非常不好惹的樣子，瘋狂而又凌厲。