Plutão foi descoberto em 18 de fevereiro de 1930, por acidente. Cálculos, baseados nos movimentos de Urano e Netuno, que posteriormente se mostraram errôneos, haviam predito a existência de um planeta situado além de Netuno. O astrônomo Clyde William Tombaugh (1906-1997), que não sabia que os dados estavam errados, fez uma pesquisa muito cuidadosa, no Observatório de Lowell, Arizona (EUA), na região do céu indicada, e descobriu Plutão.

Normalmente Plutão é o planeta mais distante do Sol, executando sua órbita a uma distância média de 39,529 UA e sem dúvida é, o menor planeta conhecido do Sistema Solar. Olhando para o Sol da superfície de Plutão não será fácil distinguí-lo das outras estrelas da Via Láctea pois sua aparência será de uma estrela comum, com brilho semelhante ao das outras.

O raio de Plutão ainda não é bem conhecido, mas é da ordem de 1.137 km, com erro de 8 km. Plutão é menor que os satélites do sistema solar: Lua, Io, Europa, Ganimedes, Calisto, Titã e Tritão. Uma pessoa na superfície de Plutão pesaria 1/15 do seu peso na Terra. O mesmo astronauta, se estivesse na Lua, pesaria 1/6 do seu peso na Terra. Plutão executa uma volta completa em torno de seu eixo a cada 6 horas e 25 minutos. Devido à inclinação de seus eixos, Plutão e Urano, são os planetas do Sistema Solar que giram na direção oposta à dos outros planetas.

A órbita de Plutão é a mais excêntrica entre todas as dos planetas. De janeiro de 1979 até 11 de fevereiro de 1999 Netuno foi o planeta mais distante do Sol e Plutão o penúltimo. A passagem pelo periélio aconteceu em 1989. Plutão executa uma órbita completa ao redor do Sol a cada 248,54 anos terrestre, a uma distância do Sol que varia de 4.434.990.000 km no periélio a 7.304.330.000 km no afélio que corresponde a uma excentricidade de 0,2482. Essa distância é tão grande que um sinal de rádio enviado da Terra para uma astronave situada nas proximidades de Plutão levará 4 horas para chegar. A temperatura estimada da superfície de Plutão varia de -228º a -238º C.

Plutão está preso na ressonância 3:2 com o Netuno, isto é, o período orbital de Plutão é exatamente 1,5 vezes maior que o de Netuno. Como Urano, o plano equatorial de Plutão é quase perpendicular ao plano de sua órbita.

Plutão é o único planeta que até hoje não foi visitado por nenhuma astronave.

Sua inclinação orbital de17° é muito maior que a dos outros planetas as quais são da ordem de 2°. Assim, com essa inclinação e essa excentricidade a órbita de Plutão cruza a de Netuno, mas eles nunca colidirão.

A natureza incomum das órbitas de Plutão e de Tritão e a semelhança da maioria de suas propriedades sugerem uma possível conexão histórica entre eles. Sugeriu-se até que um dia, Plutão havia sido satélite de Netuno, mas isto agora parece improvável. Uma idéia mais aceita hoje é de que tanto Tritão, como Plutão, orbitavam em torno do Sol, mas Tritão foi capturado por Netuno, tornando-se seu satélite. Pensava-se também que Tritão, Plutão e Caronte seriam os únicos objetos restantes de uma classe de corpos grandes tendo os outros sido lançados para a nuvem de Oort. Hoje sabemos que inúmeros corpos com dimensões da órdem de Plutão executam suas órbitas no que é chamado hoje Cinturão de Edgeworth-Kuiper.

Plutão tem tres satélites conhecidos. Caronte foi descoberto em 1978. Dois outros satélites foram confirmados fevereiro de 2006, ao serem re-observados pelo HST. A distância desses dois novos satélites de Plutão é da ordem de 2 segundos de arco e suas magnitudes visuais são 23,0 e 23,4. A análise inicial dos dados nos mostram que os satélites possuem órbitas quase circulares situadas no plano equatorial de Plutão, com semi-eixos maiores de 49.500 km e 64.700 km, correspondendo a períodos orbitais de aproximadamente 25,5 e 38,2 dias, respectivamente.

Como a Lua da Terra, a origem de Caronte pode ter sido o resultado de uma colisão entre Plutão e um outro corpo.

A espaçonave New Horizons (Novos Horizontes) foi lançada em 19 de janeiro de 2006 e agora se encontra a caminho de Plutão e do Cinturão de Edgeworth-Kuiper. Como não dispõe de muito combustíve para acelerá-la deveria executar uma viagem com duração de 30 anos.

Para dimunuir esse tempo os cientistas planejaram uma trajetória especial que levará a nave nas proximidades de Júpiter em 28 de fevereiro de 2007. Movendo-se a cerca de 21 km por segundo, a New Horizons passará 3 a 4 vezes mais próxima de Júpiter que a espaçonave Cassini, a cerca de 32 raios de Júpiter de distância (32 vezes 71.500 km, ou seja, cerca de 2,3 milhões de km).

A força gravitacional de Júpiter ao interagir com a trajetória da espaçonave irá acelerá-la, fazendo com que a duração da viagem seja reduzida para apenas 9 anos e meio. Em 2015, ao se aproximar de Plutão sua velocidade será de 14 km por segundo. A espaçonave estudará detalhadamente Plutão e seus satélites por cerca de 150 dias. Sua maior aproximação de Plutão ocorrerá em 14 de julho de 2015, quando passara a 10.000 km de distãncia. Quatorze minutos depois passará a 27.000 km de Caronte. Não deverá entrar em órbita de Plutão pois, além de não possuir combustível suficiente, não poderá contar com o auxílio da força gravitacional do planeta que é muito pequena.

O estudo da atmosfera de Plutão ocorrerá 50 minutos após a maior aproximação do planeta, quando a espaçonave, o planeta e o Sol estarão alinhados. O espectrômetro na nave utilizará a ocultação do Sol por Plutão para estudar a composição química da atmosfera de Plutão. Duas horas e quinze minutos após a maior aproximação de Plutão ocorrerá a ocultação do Sol por Caronte, quando então o espectrômetro da nave estudará a possível atmosfera dele.

Os sete instrumentos científicos a bordo da nave realizarão experimentos para estudar a composição química da atmosfera de Plutão e tentar explicar por que razão seus constituintes escapam para o espaço de forma semelhante à dos cometas.