Plutone è stato scoperto con lo stesso procedimento che ha portato all'individuazione di Nettuno. Riscontrate delle irregolarità nel moto di quest'ultimo, furono intrapresi nuovi calcoli che permisero di determinare le caratteristiche di un nuovo corpo celeste. Il 13 febbraio 1930 Clayde Tombaugh, dell'osservatorio di Flagstaff (Arizona), individuò il nuovo pianeta nella zona assegnatagli dai calcoli di precedenti studiosi. La scoperta di Plutone venne a lungo considerata un trionfo dell'astronomia teorica, ma va in sostanza considerata casuale

L'astronomo James Christy, il 2 luglio 1978, è riuscito a fotografare Plutone dall'osservatorio della Marina americana di Flagstaff (Arizona). Alcune di queste foto hanno rivelato che il pianeta possiede una forma allungata, dovuta probabilmente alla presenza di un satellite, che è stato scoperto anch'esso da Christy e a cui è stato dato il nome di Caronte. Caronte appare di colore grigio e sembra sia avvolto da una spessa coltre di acqua congelata. Il suo diametro è di 1200 km. Svolge la sua orbita in 6,4 giorni a distanza di 19.000 km da Plutone. Sulla base delle leggi gravitazionali è stato stabilito che Plutone possiede una massa 0,003 volte quella della Terra e un diametro di 2300 km circa. La sua distanza media dal Sole è di 5 miliardi e 899 milioni di km.

L'orbita di Plutone è notevolmente eccentrica. Ciò significa che quando il pianeta si trova in perielio la sua distanza dal Sole è di 4 miliardi e 440 milioni di km, risultando minore di quella di Nettuno. Invece quando raggiunge la posizione di afelio dista ben 7 miliardi e 350 milioni di km dal Sole. Per compiere il suo movimento di rivoluzione impiega 248 anni. Il suo periodo di rotazione all'equatore è di 153 h e 17 m. Visibile solo per mezzo di grandi telescopi, Plutone appare di colore giallastro. Plutone è circondato da una sottile atmosfera, probabilmente di metano, circa 100.000 volte meno densa rispetto all'atmosfera terrestre. Essa sembra condensarsi e formare delle calotte polari durante i lunghi inverni del pianeta. La temperatura di Plutone si aggira mediamente attorno ai 230 °C sotto zero.