Dedicou-se à pesquisa e à divulgação da astronomia, como também ao estudo da chamada exobiologia. Foi um excelente divulgador da ciência (considerado por muitos o maior divulgador da ciência que o mundo já conheceu).
Morreu aos 62 anos, de câncer, no Centro de Pesquisas do Câncer Fred Hutchinson, depois de uma batalha de dois anos com uma rara e grave doença na medula óssea (mielodisplasia). A ciência perdeu um grande defensor, divulgador e incentivador dela na atualidade.
Isaac Asimov descreveu Sagan como uma das duas pessoas que ele já encontrou cujo intelecto ultrapassa a dele próprio.