A tudományos ismeretterjesztés kiemelkedő alakja volt

1934. november 9-én született Brooklynban. A Chicagói Egyetemen 1956-ban fizikából szerzett diplomát, 1960-ban csillagászatból és asztrofizikából doktorált. 1960 és 1962 között a Berkeley-i Egyetem csillagászati ösztöndíjasaként kutatott, 1962-től 1968-ig a Harvard Egyetemen és a Smithsonian Asztrofizikai Obszervatóriumban dolgozott. 1968-ban a Cornell Egyetem bolygókutató laboratóriumának igazgatója, 1971-ben az egyetem professzora lett.
Az 1950-es években kezdte kutatni az élet eredetét, a NASA tanácsadójaként részt vett az Apollo-program űrhajósainak felkészítésében. Az ő ötlete volt, hogy indítsanak útnak a Naprendszert elhagyó, a Föld köszöntését magukkal vivő űrszondákat, s az ő vezetésével állították össze a Pioneer-10, a Pioneer-11 és az első két Voyager-szonda aranyozott alumíniumlapra gravírozott, a Naprendszerről, a Földről és az emberiségről szóló információkat tartalmazó üzenetét.
Sagan érdeklődésének középpontja volt a Földön kívüli élet lehetősége és a földönkívüli intelligencia kutatása (SETI) iránt, nagyban előmozdítva ennek a máig ellentmondásosnak tekintett interdiszciplináris területnek a fejlődését. A kémikus Stanley Miller és Harold Urey munkájára építve kimutatta például, hogy az aminosavak és nukleinsavak – az élet építőkövei – előállíthatók, ha egyszerű vegyi anyagokat ultraibolya sugárzásnak teszünk ki, vagyis ezekből elméletileg létrejöhettek az élethez szükséges molekulák építőelemei. A bolygók felszínének fizikai és kémiai összetételét vizsgálva megfogalmazta azt a feltételezést, hogy a Jupiter Európa holdjának kérge alatt óceán, a Szaturnusz Titán holdjának felszínén pedig óceán, vagy tengerek, tavak lehetnek.
Számos közéleti tisztséget vállalt, felemelte szavát a, szerinte az emberiség létét veszélyeztető, Reagan-féle csillagháborús tervek és a nukleáris fegyverkezés ellen. Számtalan ismeretterjesztő televíziós műsorban szerepelt, 13 részes Kozmosz című alkotását a világ hatvan országában több mint félmilliárd ember látta. A világegyetem keletkezéséről és történetéről szóló sorozata három Emmy-díjat nyert, az ennek alapján írt könyv 15 hétig állt a New York Times bestsellerlistájának élén. Harminc könyv fűződik nevéhez a világegyetem és az élet titkairól, Az Éden sárkányai című 1978-ban Pulitzer-díjat kapott.

Népszerűségét főként annak köszönhette, hogy a rendkívül bonyolult tudományos elméleteket is közérthetően – néhány tudós társa szerint azonban túlságosan leegyszerűsítve – tudta ismertetni, magyarázni. Rendkívül fontosnak tartotta, hogy a tudósok közvetítsék a tudományt az átlagember felé: „olyan korban élünk, amelyet a tudomány és a technológia ural, és mégis néha úgy tűnik, szinte senki sem ért túl sokat a tudományból és a technológiából” – mondta, ami szerinte „egyértelmű recept a katasztrófára”. Meggyőződése volt, hogy „mindannyian tudósok vagyunk”. A tudósoknak, sőt a számítógépes játékok készítőinek is azt javasolta, hogy idejük 10 százalékát szenteljék a nyilvánosságot megcélzó projekteknek, hiszen ez hatalmas változást eredményezhetne.
Titkolt marihuánafogyasztó volt, kábítószer-fogyasztásáról Mr. X álnéven írt az 1971-ben megjelent Reconsidering Marijuana című könyvében.
1994-ben diagnosztizálták csontvelőrákját, halálát 1996. december 20-án tüdőgyulladás okozta. Emlékére több díjat is alapítottak, Kapcsolat című regényéből Jodie Foster főszereplésével készült 1997-ben nagy sikerű film.