在直接圍繞太陽運行的天體中，冥王星體積排名第9，質量排名第10。冥王星是體積最大的外海王星天體，其質量僅次于位于離散盤中的鬩神星。與其他柯伊伯帶天體一樣，冥王星主要由巖石和冰組成，質量相對較小，僅有月球質量的16、月球體積的13。
冥王星的軌道離心率及傾角皆較高，近日點為30天文單位44億千米，遠日點為49天文單位74億千米。冥王星會周期性進入海王星軌道內側，但因與海王星的軌道共振而不會碰撞。按平均距離計算，太陽光需要55小時才能到達冥王星。
1930年，克萊德湯博發現冥王星，并將其視為第九大行星。1992年后在柯伊伯帶發現的一些質量與冥王星相若的天體開始挑戰其行星地位。2005年發現的鬩神星質量甚至比冥王星質量多出27，國際天文聯合會因此在2006年正式定義行星概念，將冥王星排除出行星行列，重新劃為矮行星。
冥王星有五個已知的衛星，軌道由內到外為冥衛一、冥衛五、冥衛二、冥衛四、冥衛三。冥王星和冥衛一的質心不在其中任何一個天體之內，被非正式看做雙矮行星系統。
冥王星表面的平原由98以上的氮冰、微量的甲烷和一氧化碳組成。氮和一氧化碳在冥王星的背對冥衛一的表面上最豐富，位置在經度180°心形湯博地區的西瓣斯普特尼克平原，而甲烷在其東部經度300°附近最豐富。
山脈則是由水冰構成的。冥王星的表面變化很大，亮度和顏色都有很大差異。冥王星是太陽系中反差最大的天體之一，與土衛八一樣具有強烈的反差。
顏色從炭黑色到深橙色和白色不等。冥王星的顏色與木衛一的顏色更相似，橙色比火星稍多，紅色比火星少。著名的地理特征包括湯博區域或心形區域背對冥衛一的一個較大明亮區域，克蘇魯斑或鯨形區域在后隨半球的一個較大的黑暗區域，以及“黃銅指環”前導半球上的一系列赤道暗區
斯普特尼克平原是心形區域的西瓣，一個1000千米寬覆蓋氮冰和一氧化碳冰的盆地，分布著多角形對流單體，對流單體攜著水冰殼和升華坑的漂浮塊向其邊緣移動，有明顯的冰川流入和流出盆地的跡象。斯普特尼克平原沒有新視野號可見的撞擊坑，表明它的年齡不到1000萬年。最新研究表明，該表面的年齡為18萬年左右。
新視野科學團隊將初步發現總結為“冥王星顯示出令人驚訝的多種多樣的地質地貌，包括由冰川學、地表大氣相互作用，以及撞擊，構造，可能的冰火山和質量損失過程產生的地貌。”在斯普特尼克平原的西部地區，由平原中心向周圍山脈方向吹的風形成了橫向沙丘。沙丘的波長在041千米范圍內，很可能由200300微米大小的甲烷顆粒組成。
與柯伊伯帶的其他成員一樣，冥王星被認為是行星形成后剩余的微行星。這些微小天體屬于太陽周圍的原行星盤的一部分，但未能完全融合成一個完整的行星。
大多數天文學家都認為冥王星處于當前位置，是由于海王星在太陽系形成初期突然發生行星遷移所致。當海王星向外遷移時，靠近原始柯伊伯帶中的天體，俘獲其中的一個繞其旋轉海衛一，將部分天體鎖定為共振狀態，并將其他天體推入混沌軌道。
離散盤是一個與柯伊伯帶重疊的動態不穩定區域，離散盤天體被認為是通過與海王星遷移的共振相互作用而被推至當前位置的。
2004年，位于法國尼斯的蔚藍海岸天文臺的亞歷山德羅莫比德利創建了一個計算機模型，海王星向柯伊伯帶的遷移可能是由木星與土星之間的12共振形成觸發的。
引力推動天王星和海王星進入更高的軌道，并導致它們互換軌道位置，最終使海王星到太陽的距離增加了一倍。由此產生的物體從原始柯伊伯帶被逐出，也可以解釋太陽系形成六億年后的后期重轟炸期和木星特洛伊小行星的起源。
在海王星遷移之前，冥王星在一個離太陽大約33天文單位的近圓形軌道上運行，之后海王星遷移干擾了冥王星的初始軌道并將其共振捕獲。
尼斯模型計算時需要在原始微行星盤中包含約1000個冥王星大小的天體，其中包括海衛一和鬩神星。