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。2015年7月14日，美国宇航局发射的新视野号探测器飞掠冥王星系统，并进行了详细的测量和观测，成为人类首颗造访冥王星的探测器。
在1840年代，奥本·勒维耶在分析天王星轨道的扰动后，利用牛顿力学来预测当时未被发现的行星——海王星的位置。随后在19世纪后期对海王星的观测，使天文学家推测天王星的轨道正受到海王星以外的另一个行星的干扰。1906年，珀西瓦尔·洛厄尔，一位富有的波士顿人，于1894年在亚利桑那州弗拉格斯塔夫成立了罗威尔天文台。1906年，他开始搜索第九大行星——行星x。到1909年，罗威尔和威廉·亨利·皮克林提出了这种行星的几种可能的天球坐标。此项搜索一直持续到1916年罗威尔逝世为止，但是没有任何成果。1915年3月19日的巡天已拍摄到了两张带有模糊的冥王星图像的照片，但是这些图像并没有被正确辨认出来。已知的此类前向重建照片还有15张，最早可追溯至叶凯士天文台于1909年8月20日拍摄的照片。帕西瓦尔·罗威尔的遗孀康斯坦斯·罗威尔企图获取天文台中其夫所有的份额，为此展开了十年的法律诉讼。对x行星的搜索因由此产生的法律纠纷直至1929年才恢复。时任天文台主管的维斯托·斯里弗在看到克莱德·汤博的天文绘图样品后，将搜索x行星的任务交与汤博。
汤博的任务是系统地成对拍摄夜空照片、分析每对照片中位置变化的天体。汤博借助闪烁比对器快速调换感光干板搜索天体的位置变化或外观变化。1930年2月18日汤博在经历近一年的搜索后在当年1月23日与1月29日拍摄的照片中发现了一可能移动的天体。1月21日的一张质量不佳的照片确认了该天体的运动。在天文台进一步拍摄了验证照片后，发现第九大行星的消息于1930年3月13日由电报发往哈佛大学天文台。冥王星的公转周期是247.68年，自从被发现以来，冥王星还没有完整的绕太阳公转一周。
发现第九大行星的消息在全世界产生轰动。罗威尔天文台拥有对该天体的命名权，他们从全世界收到了超过一千条命名建议，从Atlas到Zymal。克莱德·汤博敦促维斯托·斯里弗尽快在他人起名前提出一个名字。康斯坦斯·罗威尔提出了宙斯，然后是珀西瓦尔，最后是康斯坦斯，这些建议被无视了。英国牛津的10岁女学生威妮夏·伯尼因其对古罗马神话的兴趣建议以罗马神话中的冥界之神普鲁托命名此行星。伯尼在与其祖父福尔克纳·梅丹交谈中提出了这个名字。原任牛津大学博德利图书馆馆员的梅丹将这个名字交给了天文学教授赫伯特·霍尔·特纳，特纳将此事拍电报发给了美国同行。