在直接围绕太阳运行的天体中，冥王星体积排名第9，质量排名第10。冥王星是体积最大的外海王星天体，其质量仅次于位于离散盘中的阋神星。与其他柯伊伯带天体一样，冥王星主要由岩石和冰组成，质量相对较小，仅有月球质量的1/6、月球体积的1/3。
冥王星的轨道离心率及倾角皆较高，近日点为30天文单位（44亿千米），远日点为49天文单位（74亿千米）。冥王星会周期性进入海王星轨道内侧，但因与海王星的轨道共振而不会碰撞。按平均距离计算，太阳光需要5.5小时才能到达冥王星。
1930年，克莱德·汤博发现冥王星，并将其视为第九大行星。1992年后在柯伊伯带发现的一些质量与冥王星相若的天体开始挑战其行星地位。2005年发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%，国际天文联合会因此在2006年正式定义行星概念，将冥王星排除出行星行列，重新划为矮行星。
冥王星有五个已知的卫星，轨道由内到外为：冥卫一、冥卫五、冥卫二、冥卫四、冥卫三。冥王星和冥卫一的质心不在其中任何一个天体之内，被非正式看做双矮行星系统。
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组成。氮和一氧化碳在冥王星的背对冥卫一的表面上最丰富，位置在经度180°心形汤博地区的西瓣斯普特尼克平原，而甲烷在其东部经度300°附近最丰富。
山脉则是由水冰构成的。冥王星的表面变化很大，亮度和颜色都有很大差异。冥王星是太阳系中反差最大的天体之一，与土卫八一样具有强烈的反差。
颜色从炭黑色到深橙色和白色不等。冥王星的颜色与木卫一的颜色更相似，橙色比火星稍多，红色比火星少。著名的地理特征包括汤博区域或心形区域（背对冥卫一的一个较大明亮区域），克苏鲁斑或鲸形区域（在后随半球的一个较大的黑暗区域），以及“黄铜指环”（前导半球上的一系列赤道暗区）
斯普特尼克平原是心形区域的西瓣，一个1000千米宽覆盖氮冰和一氧化碳冰的盆地，分布着多角形对流单体，对流单体携着水冰壳和升华坑的漂浮块向其边缘移动，有明显的冰川流入和流出盆地的迹象。斯普特尼克平原没有新视野号可见的撞击坑，表明它的年龄不到1000万年。最新研究表明，该表面的年龄为18万年左右。
新视野科学团队将初步发现总结为：“冥王星显示出令人惊讶的多种多样的地质地貌，包括由冰川学、地表-大气相互作用，以及撞击，构造，可能的冰火山和质量损失过程产生的地貌。”在斯普特尼克平原的西部地区，由平原中心向周围山脉方向吹的风形成了横向沙丘。沙丘的波长在0.4-1千米范围内，很可能由200-300微米大小的甲烷颗粒组成。
与柯伊伯带的其他成员一样，冥王星被认为是行星形成后剩余的微行星。这些微小天体属于太阳周围的原行星盘的一部分，但未能完全融合成一个完整的行星。
大多数天文学家都认为冥王星处于当前位置，是由于海王星在太阳系形成初期突然发生行星迁移所致。当海王星向外迁移时，靠近原始柯伊伯带中的天体，俘获其中的一个绕其旋转（海卫一），将部分天体锁定为共振状态，并将其他天体推入混沌轨道。
离散盘是一个与柯伊伯带重叠的动态不稳定区域，离散盘天体被认为是通过与海王星迁移的共振相互作用而被推至当前位置的。
2004年，位于法国尼斯的蔚蓝海岸天文台的亚历山德罗·莫比德利创建了一个计算机模型，海王星向柯伊伯带的迁移可能是由木星与土星之间的1：2共振形成触发的。
引力推动天王星和海王星进入更高的轨道，并导致它们互换轨道位置，最终使海王星到太阳的距离增加了一倍。由此产生的物体从原始柯伊伯带被逐出，也可以解释太阳系形成六亿年后的后期重轰炸期和木星特洛伊小行星的起源。
在海王星迁移之前，冥王星在一个离太阳大约33天文单位的近圆形轨道上运行，之后海王星迁移干扰了冥王星的初始轨道并将其共振捕获。
尼斯模型计算时需要在原始微行星盘中包含约1000个冥王星大小的天体，其中包括海卫一和阋神星。