1905年，美国天文学家洛厄尔，发现太阳系中的海王星和天王星轨道发生了奇怪的偏差，好像被一只无形的手牵引住一样，据此他猜测在海王星的轨道之外，还存在着另外一个天体。1915年，洛厄尔通过计算确定了这颗天体的位置，不过没有找到就去世了。
后来，1930年由美国另一位天文学家汤博，在洛厄尔研究的基础上终于发现了这颗“隐藏”的天体，这颗天体被天文学家用罗马神话的冥界之神来命名，称之为冥王星，几十年来，一直被人们认为是距离太阳最远的行星。
在冥王星被发现以后，随着观测技术的进步，科学家们又在海王星轨道之外的“阴暗”区域，发现了很多与冥王星类似的星体，于是在2006年，国际天文学会不得不重新界定太阳系行星的定义，将“能够清除自身运行轨道上的其他天体”也作为一个硬性标准，正由于冥王星不符合这一标准，于是惨遭“降级”，被科学家们划归为矮行星行列。
由于冥王星距离地球太过于遥远，所以直到2015年新视野外飞到冥王星轨道附近时，人们才对冥王星的准确大小和表面状态有了一定了解。根据传回的照片和数据，科学家们通过分析，计算出冥王星的直径仅为2370公里，不到地球的五分之一，连月球都比不过，只有月球直径的三分之二。
在传回的照片中，能够比较清晰地看到冥王星表面的一些特征，比如高达3500米的山脉以及看起来像蛇皮的冰脊地形。另外，由于冥王星表面的温度很低，表面覆盖着大量冰冻着的气体，以甲烷冰为主，这使得冥王星整体看起来非常明亮。这些甲烷冰的存在，按理说强度根本不可能支撑起3000多米的巨大山峰，从某种意义上说，这些巨大山脉的下部仍然存在着壮观的基岩。
冥王星表面还有一个比较明显的特征，那就是心形的图案，这块区域被科学家命名为汤博区，特别是在汤博区的左侧，是一块经探测后表面非常平滑的区域，表面覆盖着固态的一氧化碳冰层，上面几乎没有陨石撞击造成的陨石坑，说明这个区域在地质时间尺度上的年龄还非常年轻，应该不超过1亿年。
同时，由于冥王星距离太阳很远，表面温度非常低，平均达到零下232摄氏度，是太阳系大型天体中最冷的物体之一。不过，从表面红外图像的变化特别是颜色深浅来判断，这里虽然温度很低，但也有季节的变化和更迭。
另外，现有一些证据也表明，在冥王星封冻的表层之下，或许存在着巨大的液态海洋，如果冥王星的下面确实有液态海洋和支撑液态存在的足够能量，一些科学家认为冥王星内部可能孕育生命，这也是冥王星让科学家们非常“迷恋”的地方。
冥王星的运行轨道非常特别，无论是围绕太阳公转还是自转。从公转上看，它的轨道偏心率很大，达到惊人的0.25，近日点距离太阳44.3亿公里，远日点距离太阳73亿公里，这使得它在沿着轨道运行时，在一段时期内，要比海王星更接近太阳。在这段时间内，由于距离太阳也变得相对较近，这为天文学家们提供了难得的观测机会。
另外，冥王星的公转轨道与黄道平面，也呈现出很大的倾角，达到了17度之多。如果从太阳系外部来看太阳系，系内8大行星基本上都沿着黄道平面围绕太阳公转，冥王星则与这些行星不同，怪不得把它“踢出”行星行列呢，谁叫你这么特立独行呢！
而从自转来看，冥王星的自转方向，除了与金星保持一样的方向外，与其他行星也是完全不同的。从星球的北极点望去，冥王星与金星，呈现的都是由东向西的“逆行”状态。
1978 年，天文学家发现冥王星有一颗非常大的卫星，几乎是冥王星这颗矮行星大小的一半。这个卫星被称为卡戎，名称取自希腊神话中将灵魂运送到冥界的神话恶魔。后来，科学家们又发现了另外四颗卫星，分别为尼克斯(Nix)，海德拉(Hydra)，刻耳柏洛斯(Kerberos)、斯提克斯(Styx)。
这里不得不提一下卡戎，由于卡戎和冥王星的大小和质量非常相似，它们的轨道与大多数行星及其卫星的轨道不同。冥王星和卡戎都围绕位于它们之间的空间中的一个点运行，类似于双恒星系统的轨道，因此，科学家将冥王星和卡戎称为双矮行星系统。有趣的是，冥王星的其他四颗卫星，也不是完全围绕着冥王星运转，而是绕着冥王星与卡戎组成的双星系统中心进行公转。
冥王星和卡戎相距约19640 公里，这比伦敦和悉尼之间的直线飞行距离还要短。冥王星和卡戎由于受到相互的潮汐力影响，已经发生了锁定，两者相对着的一面始终处于恒定不变的状态。相较于地球和月球系统，目前月球已经被地球潮汐锁定，然而地球还没有达到这一地步。
至于冥王星和卡戎的形成，科学家们推测，在冥王星刚形成没多久，被轨道附近另外一颗与之差不多大的类冥星体所碰撞，两颗星体的大部分物质融合在一起组合成新的冥王星，被抛洒出去的大部分物质重新聚合形成卫星卡戎，而剩余的物质有可能慢慢聚合形成另外四颗卫星。
基于最终观测到的冥王星以及它拥有的五颗卫星状态，俨然是一个标准的行星系统家族，所以近年来，有不少科学家又对太阳系行星的新标准提出了质疑，展开了是否将冥王星重新划归为太阳系行星行列的争论
