El futuro de la ciencia de exoplanetas se centrará en la búsqueda de planetas rocosos similares a la Tierra, así como en el estudio de sus atmósferas en busca de biofirmas: cualquier característica, elemento, molécula, sustancia o rasgo que pueda utilizarse como evidencia de vida pasada o presente. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ya ha analizado la composición química de más de 100 atmósferas de exoplanetas.

Estudiar las atmósferas de planetas del tamaño y la temperatura de la Tierra requerirá nueva tecnología, pues los científicos necesitan mejores herramientas para bloquear el resplandor de la estrella que orbita un planeta. Ya se están empezando a generar las herramientas necesarias para realizar este tipo de tareas, pues en el caso de un planeta similar a la Tierra, el resplandor sería significativo: el Sol es unos 10 mil millones de veces más brillante que nuestro planeta.

El próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA se prepara para descubrir exoplanetas con la técnica del microlente, cuando un objeto, como una estrella o un planeta, se alinea casi perfectamente con una estrella de fondo no relacionada desde nuestro punto de vista. La luz de la estrella distante se curva alrededor del objeto más cercano al pasar cerca y crea un brillo temporal. Esta señal permite a los astrónomos saber que hay un objeto interviniendo, incluso si no pueden verlo directamente.