Không dễ dàng nhìn thấy trực tiếp các ngoại hành tinh nên các nhà thiên văn tìm kiếm chúng bằng những chiến lược gián tiếp. Giáo sư Seager nhấn mạnh với tôi rằng giới thiên văn rất tự tin vào kết quả khám phá của mình, vì họ dò tìm ngoại hành tinh bằng nhiều cách khác nhau. Một trong những cách phổ biến nhất là phương pháp quá cảnh thiên thể. Khi phân tích cường độ ánh sao, đôi lúc ta thấy nó mờ đi theo chu kỳ. Tuy chỉ mờ một chút nhưng đó là dấu hiệu cho thấy, theo góc nhìn từ Trái Đất, có một hành tinh di chuyển phía trước sao mẹ và hấp thụ một phần ánh sáng sao mẹ. Sau đó ta có thể lần theo đường bay của hành tinh và tính toán thông số quỹ đạo.
Hành tinh kích thước bằng Sao Mộc sẽ làm giảm cường độ ánh sáng của ngôi sao to cỡ Mặt Trời khoảng 1%. Nếu hành tinh chỉ to bằng Trái Đất, con số này là 0,008%, tương đương độ giảm của đèn pha ô tô khi con muỗi bay qua! Nhưng may mắn là, giáo sư Seager giải thích, các dụng cụ và thiết bị của chúng ta rất nhạy và chính xác, chúng có thể phát hiện mức thay đổi dù là nhỏ nhất trong độ sáng của nhiều hành tinh và tìm ra sự tồn tại của cả một Hệ Mặt Trời khác. Tuy nhiên, không phải ngoại hành tinh nào cũng di chuyển ra trước ngôi sao. Một số hành tinh di chuyển theo quỹ đạo nghiêng nên không thể quan sát bằng phương pháp quá cảnh thiên thể.
Một phương pháp phổ biến khác là vận tốc tia hay phương pháp Doppler. Theo đó, các nhà thiên văn tìm kiếm những ngôi sao có vẻ thường di chuyển tiến hoặc lùi đều đặn. Nếu có một hành tinh lớn cỡ Sao Mộc quay quanh một ngôi sao thì trên thực tế, hai thiên thể đó đang quay quanh lẫn nhau. Giống như hai đầu quả tạ, chúng cùng quay quanh một trục ở giữa.
Nhìn từ xa, chúng ta không thể thấy hành tinh kích thước Sao Mộc nhưng có thể thấy sao mẹ di chuyển chính xác theo một quy luật toán học. Phương pháp Doppler có thể tính ra vận tốc của nó. (Thí dụ, nếu một ngôi sao vàng tiến gần về phía ta, bước sóng ánh sáng sẽ co lại như đàn accordion, khiến ánh vàng chuyển sang hơi xanh dương. Còn nếu ngôi sao dịch ra xa, bước sóng sẽ kéo dài nên ánh sáng chuyển thành hơi đỏ. Phân tích sự thay đổi tần số ánh sáng lúc ngôi sao tiến gần hoặc dịch ra xa, máy dò sẽ tính được vận tốc của sao. Phương pháp này cũng tương tự như khi cảnh sát bắn laser để đo tốc độ xe. Dựa trên thay đổi của ánh sáng phản hồi, họ sẽ biết xe đang chạy nhanh mức nào.)
Theo dõi kỹ sao mẹ suốt nhiều tuần hay nhiều tháng cũng sẽ giúp các nhà khoa học tính được khối lượng hành tinh nhờ áp dụng định luật hấp dẫn của Newton. Phương pháp Doppler có thể khá nhàm chán, nhưng chính nhờ nó mà ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện vào năm 1992. Từ đó trở đi, các nhà thiên văn tham vọng không ngừng tranh đua, quyết trở thành người tìm ra ngoại hành tinh tiếp theo. Các hành tinh to như Sao Mộc sẽ dễ tìm thấy nhất vì chuyển động của chúng ứng với những chuyển động lớn nhất của sao mẹ.
Quá cảnh thiên thể và Doppler là hai phương pháp chính để tìm kiếm hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, nhưng gần đây đã có thêm một số phương pháp khác. Một trong số đó là quan sát trực tiếp hành tinh như đã đề cập ở trên, tuy đây là điều rất khó. Nhưng Giáo sư Seager hào hứng với kế hoạch của NASA nhằm phát triển các loại tàu thăm dò không gian có thể che chắn chuẩn xác ánh sáng từ sao mẹ, vốn thường che khuất hành tinh cần tìm.
Thấu kính hấp dẫn cũng là phương pháp thay thế triển vọng, tuy nó chỉ phát huy tác dụng nếu Trái Đất, ngoại hành tinh và ngôi sao mẹ nằm ở vị trí thẳng hàng tuyệt đối. Từ thuyết tương đối của Einstein, ta biết ánh sáng có thể bị bẻ cong khi đến gần thiên thể, do những vật thể có khối lượng lớn sẽ bẻ cong lớp không-thời gian quanh nó. Ngay cả nếu ta không nhìn thấy vật thể thì nó vẫn thay đổi đường đi của ánh sáng giống như mặt gương. Nếu hành tinh di chuyển trực tiếp tới vị trí ngay trước ngôi sao phía xa, ánh sáng sẽ biến dạng thành vòng tròn. Hình dạng đặc biệt này được gọi là Vòng Einstein. Nó cho biết có một khối lượng rất lớn ngăn cách giữa người quan sát và ngôi sao.
