人类生存的地球是太阳系中唯一有生命繁衍的行星。1992年以前，天文学家确切知道的行星系只有太阳系，它有8颗行星和若干矮行星、小行星及彗星等。
早在16世纪，意大利的乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno，1548—1600）在《论无限宇宙和世界》一文中就猜想：“宇宙中有无数的太阳，在它们周围存在着类似地球的行星。”
20世纪中叶，行星系形成理论渐趋成熟，这一理论认为行星是由中心恒星形成时周围的星云盘演化而来的，因此行星应该在许多恒星周围普遍存在。然而限于观测手段和技术能力，在很长时间内并没有发现太阳系之外的行星系。
1995年，瑞士物理学家米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和他的博士生迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）在《自然》( Nature)上发表论文，宣布他们在法国上普罗旺斯天文台利用光学望远镜和光谱仪发现了围绕太阳系外的另一颗类似太阳的恒星“飞马座51”运行的行星（51 Pegasi b）。这是第一颗被观测到的太阳系外的围绕主序星旋转的行星，其大小与木星相当，质量约为木星的0.45倍，轨道半径约为地球对日平均距离的0.05倍。这一发现让我们重新认识了太阳系在宇宙的地位，并开始了解到太阳系外行星系在宇宙中存在的普遍性，故二人获得了2019年诺贝尔物理学奖。
不过，这并不是天文学家首次发现太阳系外的行星系。1992年，波兰的亚历山大·沃尔兹森（Aleksander Wolszczan）和加拿大的戴尔·弗莱尔(Dale Frail)，利用位于波多黎各阿雷西博天文台的300米射电望远镜，在毫秒脉冲星PSR B1257+12周围发现了两颗行星。这虽然是人类首次发现的系外行星系，但是它的中心星是一颗高速自转的中子星，有强烈的辐射发出，其周围行星的环境和我们所熟悉的生命环境差别极大。这与人类寻找系外行星的初衷相去甚远，故其实际意义不如发现飞马座51b的意义大。
截至2019年10月11日，已发现的太阳系外行星系有3063个，其中含多颗行星的太阳系外行星系有670个，系外行星共有4121颗。我国天文学家刘玉娟（2009）用视向速度法和东苏勃（2005始）用微引力透镜法也发现了多颗系外行星。
本世纪人们还了解到太阳系外行星系中宜居带和宜居行星的概念。2019年9月，有研究小组在某系外行星的大气层中发现了水蒸气。估计在今后数十年内，人们会发现期待已久的“地球2.0”。