Шоу фокусирует внимание зрителя на различных аспектах человеческого поведения, мозга и сознания. Авторы не только проводят исследования, но и сами участвуют в разных экспериментах, подтверждая или опровергая теории на собственном опыте. Каждый эпизод содержит эксперимент, в котором участвуют либо добровольцы, либо сам Майкл. Например, в первом эпизоде Майкл запирает себя в пустой комнате в течение трёх дней, чтобы исследовать влияние одиночного заключения на мозг.
Эпизод посвящён волновой теории света, изученной человечеством. Изучение света стало частью научного прогресса начиная с таких ранних экспериментов в этой области, как создание 2000 лет назад китайским ученым Мо-цзы камеры-обскуры. Тайсон описывает работу арабского ученого XI века Ибн аль-Хайсама, который, как полагают, был первым исследователем в области оптики, что привело к появлению телескопа, а также одним из первых, кто начал применять научный метод. Тайсон переходит к открытиям, которые позволили человечеству понять природу света. Он рассказывает про работу Исаака Ньютона, который преломил свет при помощи призмы и продемонстрировал, что свет состоит из цветов видимого спектра, а также о Уильяме Гершеле, эксперименты которого позволили добавить к видимому спектру инфракрасные волны. Йозеф Фраунгофер кроме призмы использовал также телескоп, чтобы рассмотреть спектр крупным планом, и выяснил, что на цветовых полосах имеются продольные черные линии. Позже было выявлено, что эти линии Фраугофера вызваны поглощением света при перемещениях электронов в атомах вещества с одной орбитали на другую при прохождении света сквозь эти атомы, при этом местоположение черных линий уникально для каждого химического элемента. Данное открытие впоследствии составило основы астроспектроскопии, основной метод исследования в котором заключается в изучении химического состава далеких звезд путем выявления их цветового спектра. Это позволило астрономам не только судить о составе звезд, планет и звездных скоплений, но и наблюдать движение звезд и расширение вселенной, а также выдвинуть гипотезу о существовании темной материи.
Саган обсуждает историю краба Хайке и искусственного отбора крабов, напоминающих воинов-самураев, как начало более широкого обсуждения эволюции посредством естественного отбора. Развитие жизни по космическому календарю и кембрийский взрыв; функция ДНК в росте; генетическая репликация, мутации; общая биохимия земных организмов; создание молекул жизни в эксперименте Миллера-Юри; и предположения об инопланетной жизни. В Cosmos Update десять лет спустя Саган отмечает, что РНК также контролирует химические реакции и воспроизводит себя, а также различные роли комет (потенциально несущих органические молекулы или вызывающих событие вымирания мелового и палеогенового периода).
Фильм об осуществлённом эксперименте писателя и интернет блогера Колина Бивэна. В течение целого года он вместе со своей семьёй старался вырваться из общества потребления и, что важнее, пытался не воздействовать пагубно на окружающую среду. Живя в Нью-Йорке на 5-ой Авеню им необходимо строго следовать казалось бы простым правилам: не мусорить, все отходы должны идти на переработку, не покупать промышленных товаров и даже не пользоваться бумагой. В пищу употреблять продовольствие, выращенное в 250-мильной зоне проживания и пользоваться лишь экологически чистыми видами транспорта.
Есть ли жизнь на других планетах? Астробиология - это новая наука, которая ищет жизнь в космосе, сочетая такие дисциплины, как астрономия, биология и геология. Как развивалась жизнь на Земле? Как будет выглядеть жизнь на других планетах? На эти и другие уместные вопросы ответит разноплановая группа ученых. Зрители посетят регион Пилбара в Западной Австралии, где были обнаружены древнейшие свидетельства существования жизни на Земле. Путешествие к спутникам Юпитера и Сатурна, чтобы проверить теорию о том, что жизнь может существовать в облаках Венеры. Наконец, посмотрите, как проводятся эксперименты, чтобы увидеть, существует ли жизнь на экзопланетах, планетах земного типа за пределами нашей солнечной системы.
Каждый эпизод содержит эксперимент, в котором участвуют либо добровольцы, либо сам Майкл. Например, в первом эпизоде Майкл запирает себя в пустой комнате в течение трёх дней, чтобы исследовать влияние одиночного заключения на мозг.