2019年10月1日時点で、太陽系外惑星エンサイクロペディアには4,118個の太陽系外惑星がリストアップされており、これには1980年代後半に論争となった主張も含まれている。初めて確証のある太陽系外惑星の報告がなされたのは1988年で、ビクトリア大学とブリティッシュコロンビア大学に在籍するカナダの天文学者、Bruce CampbellとG. A. H. Walker、そしてStephenson Yangによるものであった。彼らは太陽系外惑星の検出の主張には慎重であったが、視線速度の観測から、ケフェウス座γ星の周囲を公転する惑星の存在が示唆された。しかし当時の観測装置には、観測能力に限界があったため、天文学者達は他の似たようなものも含めて、こうした報告には懐疑的であった。また、そのうちのいくつかは惑星と恒星の中間にあたる褐色矮星である可能性もあるとされた。1990年にケフェウス座γ星の周囲を公転する惑星の存在を助長する研究結果が報告されたが、その後の1992年の研究で、再び惑星の存在は疑問視された。最終的に2003年に、改良された観測結果により実際に惑星が存在することが確かめられた。1992年1月9日、電波天文学者のアレクサンデル・ヴォルシュチャンとデール・フレールは、パルサーPSR B1257+12の周囲を公転する2つの惑星を発見したと発表した。その後、この惑星の存在は実証され、一般的に初めての決定的な太陽系外惑星の発見とされている。その後の追加観測から、1994年にはこのパルサーを公転する第3の惑星も発見された。これらの惑星は、パルサーが形成された際の超新星爆発の残骸から形成されたか、超新星爆発の際に崩壊した巨大ガス惑星の中心にある岩石質の核が残ったものとされている。1995年10月6日、ジュネーブ天文台のミシェル・マイヨールとディディエ・ケローは、G型主系列星のペガスス座51番星で、主系列星を公転する太陽系外惑星の検出に初めて成功したと発表した。この発見は、オート＝プロヴァンス天文台での観測によってもたらされ、これにより、現代的な太陽系外惑星探査の時代を迎えた。高分解能分光法を中心とする技術の発達により、その後、多くの新たな太陽系外惑星が迅速に発見されるようになっていった。天文学者は、主星に対する惑星の重力による影響を測定することにより、間接的に太陽系外惑星を発見することが出来るようになり、また後に、惑星が主星の前面を通過すること（トランジット）による、光度の変化からも太陽系外惑星から発見できるようになった。初期に発見された太陽系外惑星の多くは主星から極めて近い軌道を描く、サイズの大きな木星型惑星であった。このような惑星は、軌道が主星に極めて近いことからホット・ジュピター（熱い木星 英語: Hot Jupiter）と呼ばれる。従来の惑星形成理論では、このような大きな惑星は、恒星から遠く離れた領域で形成されるとされていたため、この発見は多くの天文学者達を驚かせた。しかしその後の観測で、ホット・ジュピター以外にも様々な種類の太陽系外惑星が発見されるようになり、現在はホット・ジュピターは太陽系外惑星全体の少数しか構成していないことが分かっている。1999年には、元から発見されていた1つの惑星に加え、新たに2つの惑星が発見されたことにより、アンドロメダ座υ星が主系列星としては初めて複数の惑星を持つ恒星となった。1999年には、その直前にドップラー分光法によって発見されていた太陽系外惑星HD 209458 bが初めてトランジットを起こすことが確認された。HD 209458 bは、2001年のハッブル宇宙望遠鏡による観測で、初めて大気が確認された太陽系外惑星としても知られている。2003年7月10日には、1993年にその存在が報告された、太陽系から約12,000光年離れた位置にある球状星団M4内の中性子星と白色矮星の連星系であるPSR B1620-26を公転しているPSR B1620-26 bが木星の2.5倍の質量を持つ太陽系外惑星であることが判明し、初めて明確に確認された周連星惑星となった。2004年には、直接観測によって初めて太陽系外惑星が発見され、2M1207bと命名された。2005年6月、近傍の恒星の1つである赤色矮星グリーゼ876に、以前から発見されていた2つの惑星に加え、ドップラー分光法による観測で第3惑星グリーゼ876dが発見された。観測から、グリーゼ876dの下限質量が地球の7.53倍であると見積もられ、史上初めて発見された岩石から構成されている可能性がある太陽系外惑星として注目を集めた。しかし主星から約300万km離れた軌道をわずか2日で公転しているため、生命体が存在する可能性は低いとされている。2005年7月、77光年離れた位置にある恒星HD 149026（Ogma）を公転するHD 149026 b（Smertrios）がすばる望遠鏡などによる観測から発見された。HD 149026 bは比較的密度が高く、大きさの割に質量が大きい。このことからHD 149026 bは質量が地球の約70倍にも及ぶ巨大な核を持っていることが示された。これは理論上、惑星の核の最大質量とされている30地球質量を大きく超えている。2006年1月、重力マイクロレンズによる太陽系外惑星の検出観測を行っているPLANET/RoboNet、OGLE、MOAが地球から銀河系の中心方向に約21,500光年離れた位置にある恒星OGLE-2005-BLG-390Lを公転している惑星OGLE-2005-BLG-390Lbを発見したと発表した。質量は地球の5.5倍で、その直前に発見されていたグリーゼ876dとは異なり主星からは2.6auも離れているため、表面温度は約50Kしかなく、岩石惑星か氷惑星であると考えられている。発見チームは、当時発見されていた中では最も地球に似ている太陽系外惑星だと表現している。NASAはこの惑星をスター・ウォーズシリーズに登場する架空の惑星ホスに例えている。2006年12月27日、欧州宇宙機関（ESA）とフランス国立宇宙研究センター（CNES）の協力により、太陽系外惑星の観測を目的とした宇宙望遠鏡COROTがカザフスタンのバイコヌール宇宙基地から打ち上げた。その約5ヶ月後の2007年5月1日に、この観測ミッションで最初の太陽系外惑星（CoRoT-1b）が発見された。2007年7月、太陽系から20光年離れた位置にある赤色矮星グリーゼ581の新たな2つの惑星、グリーゼ581cとグリーゼ581dがHARPSを用いて観測を行ったStéphane Udry率いるチームによって発見された。この2つの惑星は、グリーゼ581のハビタブルゾーン内を公転しているため、表面に液体の水が存在できる可能性がある。2008年11月には、1等星の1つであるフォーマルハウトの塵円盤の中を公転する惑星フォーマルハウトb（Dagon）と、A型主系列星HR 8799を公転する3つの惑星（後に4つ目の惑星も発見された）を直接観測で発見したという研究結果が発表された。しかしフォーマルハウトbについては、その後の観測で惑星ではない可能性が示されている。2009年2月、CoRoTによる観測で、約500光年離れた太陽に似た恒星CoRoT-7の周囲を公転する惑星CoRoT-7bが発見された。当時大きさが知られていた太陽系外惑星の中では最も小さく、地球の約1.6倍しかない。そのため、地球と同じように岩石から成る岩石惑星だと考えられている。しかし、主星の周りをわずか20時間で公転しているため、表面温度は1,000℃から1,500℃にもなる。2009年3月6日、アメリカ航空宇宙局（NASA）は新たな太陽系外惑星宇宙機ケプラーをケープカナベラル空軍基地から打ち上げた。地球周回軌道に投入されたCOROTとは異なり、太陽周回軌道に投入され、はくちょう座とこと座周辺に位置する10万個以上の恒星が観測対象となった。同年5月から本格的な観測を開始し、2018年8月27日時点で2,327個の太陽系外惑星を確認し、さらに4,496個の太陽系外惑星候補を発見している。初めてケプラーによる観測で発見された5つの惑星（ケプラー4b・5b・6b・7b・8b）は、2010年1月にワシントンD.C.で行われたアメリカ天文学会 第215回会合で、その観測結果が発表された。2009年6月10日には、いて座V4046星という連星の周囲に原始惑星系円盤が存在することが、サブミリ波電波干渉計 (SMA) の観測でとらえられたと発表された。この連星系の恒星同士の間隔は約600万km（約0.04au）で、これは太陽から水星までの10分の1にすぎない。恒星の多くは連星となっているが、このように近接した連星系には惑星は出来ないと考えられていた（これ以前に惑星が発見された連星系の間隔は、20から数百auである）。2009年5月28日、位置天文学法（アストロメトリ法）と呼ばれる観測方法を用いて初めて太陽系外惑星候補を発見したと発表された。この太陽系外惑星はVB 10（グリーゼ752B）と呼ばれる小型の恒星を公転しているが、後のドップラー分光法による観測では検出されず、存在はまだ確定していない。2009年8月、太陽系外惑星探索プロジェクトのスーパーWASPによる観測で、地球から約1,000光年離れた位置にある恒星WASP-17を公転する惑星WASP-17bが発見された。大きさは木星の約2倍だが、質量は木星の約半分しかないため、地球や木星と比べてもかなり密度は低い。またロシター・マクローリン効果による測定で、この惑星が主星の自転方向と逆方向に公転する逆行惑星であることが判明した。同年11月には、国立天文台とマサチューセッツ工科大学を中心とする日本・アメリカ合衆国の研究チームもまた、主星の自転とは逆向きに公転する逆行惑星、HAT-P-7bを発見している。それまで小惑星や衛星においては逆行小惑星や逆行衛星が発見されており、惑星についても理論的には存在が予言されていた。こうした太陽系外惑星の発見は、その起源や進化の解明に役立つと期待されている。2009年12月には、地球から13光年離れた位置にある赤色矮星GJ 1214を公転するスーパー・アース、GJ 1214 bが発見された。主星に対する相対的な大きさが大きいため、主星面を通過している際の大気の分光観測が比較的、容易な惑星である。その結果、2012年にハッブル宇宙望遠鏡による観測で、GJ 1214 bが水素の大気を持つガス惑星とは異なり、濃い水蒸気の大気で覆われていることが判明した。2010年9月、すでに4つの惑星が発見されていたグリーゼ581に、新たに2つの惑星グリーゼ581fとグリーゼ581gを発見したと発表された。このうち、グリーゼ581gは、ハビタブルゾーン内に位置し、環境が当時発見されている中で最も地球に似ていると推測された。しかしこの2つの惑星に関しては2014年に、その存在を示すものとされた観測結果を疑問視する研究を発表し、現在では存在する可能性は低いとされている。2011年2月、ケプラーによる観測で、ケプラー11を公転している6つの惑星と1,235個の惑星候補を発見したと発表された。2012年3月には、さらに1,091個の惑星候補が追加で見つかったと発表された。このリリースによってケプラーが発見したサイズ別の太陽系外惑星候補の内訳は、地球サイズが246個、スーパー・アースサイズが676個、海王星サイズが1,118個、木星サイズが210個、それ以上の物が71個で、合計2,321個となっている。2012年10月には、すでに2004年に発見されていた太陽系外惑星かに座55番星eにダイヤモンドが豊富に含まれている可能性があることが発表された。NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡の観測から軌道距離と質量に関するデータを収集し、それを基に作られたコンピューターモデルによって化学組成を推測したものによる。同じく2012年10月、4.3光年離れた、太陽系に最も近い恒星系ケンタウルス座α星の恒星Bを、少なくとも地球の1.13倍を持つ、岩石惑星と思われる太陽系外惑星が公転していることが発表された。太陽系に最も近い恒星系のため、この惑星の発見は大きく注目されたが、2015年にグリーゼ581gと同様に、観測結果を疑問視する研究結果が発表され、存在しない可能性が高くなっている。2013年4月18日、ケプラーによる観測で、ハビタブルゾーン内を公転し、表面に液体の水が存在しうる3つの惑星（ケプラー62e・ケプラー62f・ケプラー69c）を発見したと発表された。2014年2月26日、NASAはケプラーによる観測で305個の恒星を公転する計715個の太陽系外惑星を発見したと発表した。これらの惑星は「Verification by multiplicity（多様性による検証）」と呼ばれる方法で確認された。この発表以前に知られていた多くの惑星は発見が容易である木星と同等か、それ以上の大きさを持つものが大部分であったが、この時発表された惑星の大半は地球と海王星の中間のサイズを持っている。その中にはケプラー296fなどハビタブルゾーン内に位置していると思われる惑星も含まれている。2015年1月6日、NASAはケプラーによって確認された太陽系外惑星の総数が1,000個を超えたと発表した。そして同時に発表されたいくつかの太陽系外惑星のうち、ケプラー438b・ケプラー440b・ケプラー442bはハビタブルゾーン内を公転しているとされており、ケプラー438bとケプラー442bは地球サイズの岩石惑星、ケプラー440bはスーパーアースであるとされている。2015年7月23日、NASAは太陽と同じ、スペクトル分類G2型の恒星ケプラー452のハビタブルゾーン内を公転する地球サイズの岩石惑星と思われる太陽系外惑星ケプラー452bを発見したと発表した。大きさは地球の1.63倍で、主星からの距離は地球とほとんど変わらない。2016年3月11日、NASAはケプラーによって観測された1,284個の惑星候補の存在が確定となったと発表した。これは、2015年7月のケプラーのカタログに記載された4302個の惑星候補を精査した結果である。この内550個はサイズから岩石でできた惑星と推測され、この中にハビタブルゾーン内に存在すると考えられる惑星が9個存在する。2016年8月24日、ヨーロッパ南天天文台は、太陽系に最も近い恒星プロキシマ・ケンタウリ（ケンタウルス座α星C）のハビタブルゾーン内を少なくとも地球の1.27倍の質量を持つ惑星プロキシマ・ケンタウリbを発見したと発表された。惑星の表面温度は234K（-39℃）と見積もられており、大気や液体の水が存在していれば、生命が存在できる可能性がある。太陽系に最も近い恒星を公転しており、なおかつ地球サイズであると予想されたため、プロキシマ・ケンタウリbの発見は多くのメディアに取り上げられ、このプロキシマ・ケンタウリ系を含むケンタウルス座α星系に切手サイズの超小型探査機スターチップを送り、接近探査を行うブレークスルー・スターショット計画が構想されている。しかし、主星プロキシマ・ケンタウリが恒星活動が激しい閃光星のため、それによって生じる大量の放射線やX線により、そのすぐ傍を公転しているプロキシマ・ケンタウリbの大気に悪影響を及ぼしている可能性が示されている。2017年2月22日、NASAはスピッツァー宇宙望遠鏡による観測で、2016年5月に既にTRAPPIST望遠鏡による観測で3つの惑星の存在が知られていた約40光年離れた位置にある赤色矮星TRAPPIST-1に新たに4つの惑星を発見したと発表した。この発見により、惑星の総数は7個となった。大きさは、大きいものでも地球よりわずかに大きい程度で、中には火星サイズのものもある。この7個の惑星のうち、複数の惑星はハビタブルゾーン内を公転しており、2018年5月には、TRAPPIST-1の惑星の組成などが詳しく予測され、地球の250倍の水が含まれている可能性が示された。2017年11月、太陽系から約11光年離れた位置にある赤色矮星ロス128を約10日で公転している惑星ロス128bを発見したと発表された。ロス128bは少なくとも地球の1.4倍の質量を持つ岩石惑星とされており、主星のハビタブルゾーン内を公転している。太陽よりも小さな赤色矮星は、プロキシマ・ケンタウリのように恒星活動が激しい閃光星が多く、仮にハビタブルゾーン内に惑星が公転していたとしても、大量の放射線を浴びて大気などに大きな影響を与えてしまうとされている。しかしロス128は、赤色矮星としては恒星活動が静穏であり、そのためロス128bが受ける放射線量（放射束）は地球の1.38倍に収まっているとされている。2017年12月、Googleの機械学習システムを用いた人工知能による分析で、すでにそれぞれ5個と7個の惑星の存在が知られていたケプラー80とケプラー90を公転する、新たな惑星を発見したと発表された。特にケプラー90系はこの発表によって、惑星数が太陽系と並ぶ8個となった。これは、既知の太陽系外惑星を持つ恒星の中では最多である（9個中2個の存在が確定していないHD 10180を除く）。2018年3月、スーパーWASPが2011年に発見していた土星サイズの太陽系外惑星WASP-39bの大気に、土星の3倍もの水蒸気が含まれていることが発表された。2018年4月18日、ケープカナベラル空軍基地からNASAの太陽系外惑星探査衛星トランジット系外惑星探索衛星（TESS）が打ち上げられた。予定ミッション期間は2年で、最大で1万個の太陽系外惑星候補を発見できると期待されている。そして同年9月、すでに木星の10倍の質量を持つ惑星の存在が知られていたテーブルさん座π星を公転する新たな惑星がTESSによる観測で発見され、TESSによって発見された初めての惑星となった。2018年5月、スーパーWASPが2017年に発見していた太陽系外惑星WASP-107bの大気にヘリウムが含まれていることが、ハッブル宇宙望遠鏡による観測で判明した。太陽系外惑星の大気にヘリウムが検出されたのは、WASP-107bが初めてである。2018年10月31日、9年以上に渡って観測を行ってきたケプラーの運用の終了が発表され、同年11月15日に、システムを完全停止させる「goodnight」コマンドが送信され、任務を終えた。2018年11月14日、HARPSなどによって得られた約20年分のデータを基に、バーナード星の周囲を、少なくとも地球の3.23倍の質量を持つスーパー・アースとおぼしき太陽系外惑星候補が存在している可能性が示された。これが事実ならば、この惑星はプロキシマ・ケンタウリbに次いで太陽系に2番目に近い太陽系外惑星となる。2018年11月26日、運用を終了したケプラーと宇宙望遠鏡ガイア、地上の望遠鏡の観測データを組み合わせた結果、104個の新たな太陽系外惑星が発見されたと発表された。そのうちの3個は、24時間以内で軌道を公転している。2019年6月、地球から12.5光年離れた位置にある暗い赤色矮星ティーガーデン星のハビタブルゾーン内に地球とほぼ同等の質量を持つ2つの惑星が発見されたと発表された。