Una biofirma es cualquier rasgo observable cuya presencia, sola o en combinación con otras, indica con alta probabilidad la existencia de vida. La identificación robusta es difícil: muchos rasgos potencialmente biológicos pueden producirse por procesos abióticos (fotoquímica, vulcanismo, química mineral). Por ello la astrobiología busca patrones combinados, especialmente desequilibrios químicos sostenidos.
Las biofirmas atmosféricas más estudiadas son la coexistencia de oxígeno y metano (que reaccionarían entre sí en pocos años sin una fuente continua), o de N₂O e hidrocarburos. Las espectroscópicas incluyen el "red edge" característico de la clorofila (rebote de reflectividad en infrarrojo cercano) y firmas de pigmentos fotosintéticos. Las morfológicas/mineralógicas, como estromatolitos en muestras de Marte, son objetivo de los rovers Perseverance y futuras misiones de retorno.