18 世纪，天王星的发现拓宽了人类对太阳系边界的认知。但随着观测的深入，天文学家发现天王星的轨道存在异常，其实际运行轨迹与根据牛顿万有引力定律计算出的结果并不完全相符。于是，科学家们推测，在天王星之外可能存在着另一颗未知行星，它的引力干扰了天王星的轨道。
1846 年，法国天文学家奥本・尚・约瑟夫・勒维耶和英国天文学家约翰・柯西・亚当斯各自独立地通过数学计算，预测出了这颗未知行星的位置。随后，德国天文学家约翰・戈特弗里德・伽勒根据勒维耶的计算结果，成功观测到了海王星。海王星的发现，验证了科学计算的力量，也进一步激发了天文学家寻找更多行星的热情。
然而，海王星的发现并没有完全解决天王星轨道异常的问题。天文学家们认为，可能还有其他未知天体在影响着天王星和海王星的轨道。
1905 年，美国天文学家珀西瓦尔・洛厄尔通过对天王星和海王星轨道的长期观测和研究，推测在海王星之外还存在一颗行星，并将其称为 “X 行星”。为了寻找这颗神秘的行星，洛厄尔在亚利桑那州弗拉格斯塔夫市建立了洛厄尔天文台，并展开了长期的搜索工作。
1915 年，洛厄尔根据自己的计算，确定了 “X 行星” 可能存在的区域。但遗憾的是，直到 1916 年他去世，都未能亲眼发现这颗行星。1929 年，洛厄尔天文台的年轻天文学家克莱德・汤博接过了寻找 “X 行星” 的重任。汤博使用一种称为 “闪烁比较仪” 的仪器，对洛厄尔预测的区域进行了系统的巡天观测。经过一年多的艰苦努力，1930 年 2 月 18 日，汤博终于在双子座的天区发现了一个移动的天体。经过后续的观测和计算，确认这个天体就是人们苦苦寻找的 “X 行星”，也就是后来的冥王星。
冥王星的发现引起了全球的轰动，它被视为太阳系的第九大行星，成为了人类探索宇宙的新里程碑。当时，由于观测技术的限制，人们对冥王星的了解非常有限，只知道它距离太阳非常遥远，轨道周期很长，大约为 248 年。但这些信息已经足以让冥王星在太阳系中占据一席之地，成为人们关注的焦点。
随着观测技术的不断进步，天文学家对冥王星的认识逐渐深入，发现了它许多独特的性质。
冥王星的轨道与太阳系其他八大行星的轨道有着显著的不同。
首先，它的轨道非常扁，偏心率达到了 0.249，而其他八大行星的轨道则相对较为接近圆形。这使得冥王星在近日点时距离太阳约 44 亿公里，而在远日点时距离太阳约 74 亿公里，与太阳的距离变化非常大。其次，冥王星的轨道平面与太阳系其他行星的轨道平面存在 17.16° 的夹角，呈现出明显的倾斜。
相比之下，其他八大行星的轨道平面几乎都在同一个平面上，即黄道面。这种独特的轨道特征，使得冥王星在太阳系中的运行轨迹显得格外特殊。
冥王星的质量非常小，约为 1.303×10²² 千克，仅为地球质量的 0.22%，甚至比月球的质量还小。它的直径约为 2370 公里，同样小于月球的直径（约 3474 公里）。冥王星的平均密度为 1.854 克 / 立方厘米，这表明它主要由岩石和冰组成。其表面温度极低，平均温度约为 - 229℃，这使得冥王星表面的物质大多处于冰冻状态。
冥王星的大气层非常稀薄，主要由氮气、甲烷和一氧化碳组成。由于距离太阳遥远，接收到的太阳辐射极其微弱，冥王星的大气层在其远日点时甚至会部分冻结，降落到表面形成冰层。
冥王星拥有一个独特的卫星系统。它有五颗已知的卫星，分别是卡戎（Charon）、尼克斯（Nix）、许德拉（Hydra）、科波若斯（Kerberos）和斯提克斯（Styx）。
其中，卡戎是冥王星最大的卫星，其直径约为 1207 公里，质量约为冥王星的 1/8。卡戎与冥王星之间的距离非常近，约为 19740 公里，它们相互潮汐锁定，始终以同一面朝向对方，这种特殊的关系在太阳系中极为罕见。由于卡戎与冥王星的大小和质量相差相对较小，它们的质心并不在冥王星内部，而是位于两者之间的空间中，因此有人将它们视为一个 “双矮行星系统”。
尼克斯、许德拉、科波若斯和斯提克斯这四颗卫星则相对较小，它们的轨道也更为复杂。
在冥王星被发现后的很长一段时间里，人们对于行星的定义并没有一个明确、统一的标准。传统上，人们认为行星是围绕太阳公转、自身不发光且近似球形的天体。但随着天文学的发展，越来越多的太阳系天体被发现，原有的行星定义逐渐暴露出局限性，难以准确地对这些天体进行分类。
20 世纪末至 21 世纪初，天文学家在太阳系边缘的柯伊伯带中发现了大量的天体，其中一些天体的大小与冥王星相当，甚至比冥王星还要大。
例如，2005 年发现的阋神星（Eris），其直径约为 2326 公里，质量比冥王星还要大 27%。这些天体的发现，使得冥王星的行星地位受到了前所未有的挑战。如果继续按照传统的行星定义，将冥王星视为行星，那么阋神星等类似天体也应该被纳入行星的行列，这样一来，太阳系中的行星数量可能会大幅增加，导致行星的概念变得模糊不清。
为了解决这一问题，国际天文学联合会（IAU）于 2006 年 8 月在捷克首都布拉格召开了第 26 届大会。经过激烈的讨论和投票表决，IAU 通过了新的行星定义。新定义规定，一颗天体要被定义为行星，必须满足以下三个条件：
绕太阳公转：行星必须围绕太阳进行公转运动，这一点明确了行星与卫星等其他天体的区别。卫星是围绕行星公转的天体，而行星则直接围绕太阳这个太阳系的中心天体运转。
质量足够大，能通过自身引力形成近球形：行星的质量需要足够大，以便其自身的引力能够克服固体应力，使天体呈现出近似球形的形状。这一条件排除了那些形状不规则的小行星等天体，它们由于质量较小，引力不足以使其形成球形。
清空其轨道附近的其他物体：行星必须能够清除其轨道附近的其他天体，使其轨道具有一定的 “排他性”。这意味着行星在其形成过程中，通过引力作用将周围的物质逐渐吸引并积聚到自身，或者将其他天体清扫出自己的轨道区域。
根据这一新的行星定义，冥王星在第二条标准上勉强符合，因为它的质量足够使其形成近球形。但在第三条标准上，冥王星明显不符合要求。冥王星位于柯伊伯带中，其轨道附近存在大量的其他天体，如小行星和彗星等，总质量约为冥王星自身的 7 倍。冥王星无法清除这些轨道附近的天体，因此不能被视为行星。IAU 将冥王星重新归类为矮行星，矮行星是指满足前两个条件，但未能清空其轨道附近其他物体的天体。