Στις αρχές της δεκαετίας του '60, κανείς δεν γνώριζε τις βασικές συνθήκες που επικρατούσαν στην επιφάνεια του πλανήτη Αφροδίτη. Ο Σαγκάν ταξινόμησε τις απόψεις του σε μια αναφορά (που εκλαϊκεύθηκε αργότερα στο βιβλίο του Time-Life Πλανήτες). Η άποψή του ήταν πως ο πλανήτης ήταν ξηρός και ιδιαίτερα θερμός.0+
Ως επισκέπτης-επιστήμων στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης, της NASA συνεισέφερε στις πρώτες αποστολές του Mariner στην Αφροδίτη σε ό,τι αφορούσε τον σχεδιασμό και τη διαχείριση του εγχειρήματος. Μεταξύ άλλων, επέμεινε ότι δεν υπήρχε λόγος η διαστημοσυσκευή να φέρει κάμερες, μια και η πυκνή νεφοκάλυψη του πλανήτη σήμαινε ότι δεν υπήρχε τίποτα να φωτογραφηθεί.
Η επιτυχία του Mariner 2 το 1962 επιβεβαίωσε τις απόψεις του για το κλίμα της Αφροδίτης. Υπήρξε επίσης ο πρώτος που, μαζί με άλλους επιστήμονες, πρότεινε ένα σχέδιο γεωποίησης της Αφροδίτης, μεταβολής δηλαδή του κλίματος και της ατμόσφαιράς της με σκοπό να γίνει κατάλληλη για εποικισμό από τους ανθρώπους. Απέσυρε ωστόσο την εργασία αυτή αργότερα, ανακαλύπτοντας τεχνικές ατέλειες.
Ο Σαγκάν δίδαξε στο πανεπιστήμιο Χάρβαρντ έως το 1968, όταν μετακόμισε στο πανεπιστήμιο Κορνέλ. Στο Κορνέλ έγινε καθηγητής το 1971 και διηύθυνε δικό του εργαστήριο. Συνεισέφερε στις περισότερες μη επανδρωμένες διαστημικές αποστολές που εξερεύνησαν το ηλιακό σύστημα. Συνέλαβε και εκτέλεσε την ιδέα του πρώτου συμπαντικού μηνύματος σε διαστημόπλοιο που προοριζόταν να περάσει τα σύνορα του ηλιακού συστήματος.
Επρόκειτο για μια πλάκα ανοδιωμένου χρυσού στο Pioneer 10. Συνέχισε να επεξεργάζεται τα σχέδιά του και το πλέον λεπτομερές μήνυμα στάλθηκε στο διάστημα με το διαστημικό πρόγραμμα Voyager.
ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ
Ο Σαγκάν δίδασκε στο Κορνέλ ένα ειδικό τμήμα κριτικής σκέψης έως το χρόνο του θανάτου του (1996). Το τμήμα είχε περιορισμένο αριθμό συμμετοχών, αν και προσπάθησαν να το παρακολουθήσουν εκατοντάδες φοιτητών. Επέλεξε περίπου 20 άτομα από ένα τεράστιο σωρό αιτήσεων (υπό τη μορφή δοκιμίου). Το τμήμα σταμάτησε μετά τον θάνατό του.
ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ