A Plútót 1930-ban fedezte fel Clyde Tombaugh amerikai csillagász. Az égitestet eleinte a nagybolygók közé sorolták, ez volt az „utolsó” bolygó a Naprendszerben. Az 1950-es években azt hitték róla, hogy a Neptunusz egyik elszabadult holdja, ezt a teóriát azonban nem sikerült bizonyítani. 2006-ban a Nemzetközi Csillagászati Unió törpebolygóvá minősítette vissza, miután rájöttek, hogy a mintegy kétezer égitestet számláló Kuiper-öv egyik képviselője. Nemsokára vélhetően a törpebolygó státust is el fogja veszíteni, és csupán egyike lesz a Naprendszer beazonosított égitestjeinek.
A törpebolygó 248 év alatt kerüli meg a Napot, tengelye körül valamivel kevesebb, mint egy földi hét alatt fordul meg. Pályája nagyon elnyúlt, a pálya Naphoz közelebbi része a Neptunusz pályáján belül van. Eddig öt holdját azonosították, amelyek közül a legnagyobb a Charon. A holdak feltehetőleg egy korábbi becsapódás következtében magából a Plútóból szakadtak ki; a mostani küldetés egyik célja a feltétezett becsapódás nyomainak felderítése.
A NASA 2006. január 19-én, a New Frontiers programban bocsátotta útjára a New Horizons űrszondát, amelynek feladatai között – a Plútó megközelítésén kívül – néhány Kuiper-övbeli objektum vizsgálata is szerepel. A szonda közel tíz éve tartó útjának jelentős részét hibernált állapotban töltötte, de minden évben újra „felélesztették”, hogy műszereinek állapotát ellenőrizzék. Kamerájának feladata nagy felbontású geológiai felvételek készítése, míg képfelvevő eszköze elsősorban a törpebolygó légkörét fotózza. A szonda magával vitt egy egyedi 25 centes érmét is, amely Florida állam nevét és egy rakéta, valamint egy űrhajó képét tartalmazza. Az érmének azonban nem csak szimbolikus szerepe van, a fémkorong segíti a mérnököket a szonda mozgásának finomhangolásakor.
A New Horizons idén januárban kezdte megfigyeléseit a Plútó térségében, 2015. július 14-én pedig 12 500 kilométerre meg is közelítette az égitestet és legnagyobb holdját. Az űreszköz feladata nem volt egyszerű, hiszen a Földtől mintegy 4,8 milliárd kilométernyire lévő Plútó környezetében 100 × 150 km-es térrészbe kellett megérkeznie úgy, hogy ne közelítse meg túlságosan sem a Plútót, sem annak holdjait, ugyanakkor megfelelő távolságból készítsen felvételeket az égitestekről. A szonda rádiójelek formájában továbbítja mérési eredményeit a Föld felé, amelyek megérkezéséhez a nagy távolság miatt – még fénysebesség mellett is – 4,5 óra szükséges.
Eddigi ismereteink szerint a Plútó felszínén –200 Celsius-fok alatti hőmérséklet uralkodik, amely fagyottan tartja a nitrogént és a metánt. Ezenkívül etán- és szén-monoxid-jeget is azonosítottak a bolygó felszínén. Korábbi becslések szerint anyagának 65 százalékát víz alkotja, nem kizárt, hogy a felszín alatt jelenleg is található folyékony víz. A New Horizons első felvételeinek tanúsága szerint a felszínen sokkal kevesebb kráter van, mint amennyire a csillagászok számítottak. Ez alapján arra lehet következtetni, hogy a bolygó felszíne geológiai értelemben igen fiatalnak mondható, kora egyes részeken akár százmillió évnél is kevesebb lehet.
Elképzelhető, hogy a Plútón is vannak gleccserek, de ezen nem a Földön megszokott vízjég mozgását, hanem nitrogén-, metán- vagy szén-monoxid-jég lassú áramlását kell érteni. A csillagászok számára a legnagyobb meglepetést a nagy felbontású felvételeken látszó – háromezer méternél is magasabb – felszínformák okozták, amelyek aktív tektonikus mozgásra utalnak. Ezek eredetére egyelőre még nincs magyarázat.
A bolygó légköre igen ritka, elsősorban a fagyott állapotú nitrogén elpárolgásából származik. A folyamatos nitrogénvesztés révén a Plútó felszínéről nagyjából fél kilométer vastagságú nitrogénjég távozott a bolygó keletkezése óta, ez óránként mintegy ötszáz tonna nitrogént jelent.
A felvételeken kisméretű szerves molekulákból, acetilénből és etilénből álló légköri köd vehető ki a bolygó felszínétől néhány tíz kilométeres magasságban. A légkörből kimutatható szerves anyag forrása a törpebolygó felszínéről elpárolgó metán lehet. Az elnyúlt pálya – vagyis az, hogy a Plútó Naptól való távolsága harminc és ötven csillagászati egység között változik – azzal is együtt jár, hogy a bolygó légkörében rendkívül nagyok az évszakos különbségek.
A szonda összes adatának beérkezése a jövő év végére várható. A kutatók azt várják, hogy a Plútó felszínének és légkörének alaposabb megismerése a Naprendszer peremének fejlődésével kapcsolatos ismereteinket is bővíti majd.