Пионир јеегзобиологије. Много је допринео популаризацији пројектаSETI и међу првим је писао отераформирању. Широм света је познат по популарнонаучним књигама и као коаутор награђиване телевизијске серијеКосмос и истоимене пропратнекњиге. Такође је написао романКонтакт, екранизован уистоименом филму из1997. саЏоди Фостер у главној улози. Често је критиковаопсеудонауку.
Саганови доприноси су били кључни у открићу високих површинских температура планетеВенере. Раних 1960-их нико није знао за сигурно основне временске услове на површини те планете, стога је Саган направио попис могућих услова у извештају који је касније објављен уТајм-Лајфовој књизи „Планете”. Његово властито мишљење било је да је Венера сува и веома врућа за разлику од меког раја о којем су други маштали. Истражио је емисије радио таласа Венере и закључио да површинска температура износи око 500 °C. Као учестали научни гост НасинеЛабораторије за млазни погон, допринео је првим мисијамаПрограма Маринер везаним уз Венеру, дизајнирајући и руководећи пројектом.Маринер 2 је 1962. потврдио његове закључке о површинским условима Венере.
Саган је био међу првима који су хипотетисали да биСатурнов месецТитан могао имати океан од течних једињења на својој површини и да биЈупитеров месецЕвропа могла имати океан од воде испод површине. То би учинило Европу потенцијално настањивом.[9] Касније је тај исподповршински океан потврдила летелицаГалилео. Мистерија Титанове црвенкасте измаглице је такође решена уз Саганову помоћ. Разлог за црвенкасту боју измаглице су сложениоргански молекули које константно кишом падају на површину Титана.[10]
Допринео је стицању сазнања о атмосфери Венере и Јупитера, као и изменама годишњих доба наМарсу. Такође је спознаоглобално затопљење као растућу опасност чији узрок је човек те га је повезао с Венером, врућом и суровом планетом на којој је оно измакло контроли.[11] Саган и његов колега с КорнелаЕдвин Ернест Солпитер су нагађали о могућностима живота унутар Јупитерових облака, под условом да је густа атмосфера планете богата органским једињењима. Проучавао је посматране разлике у боји површине Марса и закључио да нису сезонске или вегетацијске промене као што веровало, него смене површинске прашине које узрокујупешчане олује.
Саган је, међутим, најбоље познат по истраживањима о могућностиванземаљског живота, укључујући експеримент који демонстрира производњуаминокиселина из основних хемијских састојака уз помоћзрачења.
^Ова варијанта се користи на готово свим до сада преведеним књигама на српском говорном подручју, па се може сматрати устаљеном иако је неправилна.[1][2][3][4][5][6][7]
^Већину Сагановог истраживања у пољу планетологије је навеоВилијам Паундстоун. Паундстоунова биографија о Сагану садржи осмострани попис Саганових научних чланака објављених од 1957. до 1998. Детаљне информације о Сагановом научном раду долазе из примарних чланака. Пример:Sagan, C.; Thompson, W.R.; Khare, B.N. (1992). „Titan: a laboratory for prebiological organic chemistry”.Accounts of Chemical Research. Washington, D.C.:Америчко хемијско друштво.25 (7): 286—292.doi:10.1021/ar00019a003. Постоји и коментар на његов чланак о Титану уДејвидовој Ј. ДарлинговојЕнциклопедији наука.
