Basicamente, não foge muito disso não. Se você quer trabalhar exclusivamente com pesquisa científica, você não tem muita opção além de prestar concurso público para entrar para uma universidade ou instituto de pesquisa. De cabeça, os institutos mais importantes que eu conheço são o INPE e o LNCC, de resto, o que você tem é a universidade pública e algumas pouquíssimas particulares que têm interesse em pesquisa. Importante lembrar que, caso você entre em uma universidade, além de pesquisar você tem que dar aula e orientar alunos.
Até chegar lá, o caminho é o mestrado + doutorado. Nesse meio tempo, você já pode dar aula. Alguns centros universitários aceitam professores apenas com a graduação, e experiência em dar aula conta pontos na hora de prestar concurso.
Quanto a salário, o que eu tenho visto em concursos são salários iniciais de 4k - 5k iniciais para professor já com o doutorado, podendo chegar a 16k no topo da carreira, dependendo do tempo de profissão e produção científica.
Quanto ao trabalho de pesquisador, não há muito segredo. É tentar descobrir alguma coisa nova e publicar a descoberta em uma revista científica.
A grande vantagem na minha opinião dessa carreira é a liberdade que você tem. Como você mesmo disse, você tem essa liberdade para desenvolver uma nova linguagem de programação, um novo SO, um novo banco de dados ou ainda melhorar o que já tem (que é o mais comum) com estruturas de dados e algoritmos mais rápidos, etc.