Carl Sagan machte eine Reihe bedeutender Entdeckungen über Venus und Mars, aber die Entdeckung, die ihn berühmt machte, war sein Beweis dafür, dass die Venusatmosphäre ihre Wärme aus dem Treibhauseffekt bezieht. Dies bezieht sich auf die Atmosphäre -fallender Hut, der die Oberflächentemperatur des Planeten erhöht.
Während Sagan bei seiner Entdeckung einen kleinen Fehler gemacht hat, indem er einen Teil des Treibhauseffekts auf der Venus dem Wasserdampf zuschrieb, wenn die Atmosphäre fast keinen enthält, war Sagans Entdeckung ein wichtiger Bestandteil der Forschung, die Wissenschaftlern half herauszufinden, warum die Temperatur von die Erde kletterte.
Ein weiterer Beitrag, den Sagan zur Astronomie leistete, war seine Erklärung für die verschiedenen Farben auf der Marsoberfläche. Einige Wissenschaftler hatten spekuliert, dass die Vegetation die Ursache war, aber er schlug vor, dass Staubverlagerungen bei Windstürmen die Veränderungen verursachten. Als die Raumsonde Mariner in den 1970er Jahren den Mars besuchte, wurde Sagans Theorie bestätigt.
Infolge seiner Entdeckungen wurde Sagan zu einer zentralen Figur bei den Missionen der 1970er Jahre, die die NASA zur Erforschung von Planeten mit Robotern aufstellte. Sein Team leitete die Bildgebungsmission von Mariner 9 zur Marsoberfläche, die mehr als 7.000 Bilder lieferte, und er half bei der Auswahl der Landeplätze für die Missionen Viking 1 und 2, die als erste erfolgreich auf dem Mars landeten.