명왕성은 1930년 2월 18일 클라이드 톰보에 의해 처음 발견되었다고 한다. 해왕성이 발견된 후에 이 행성의 궤도에도 오차가 있을 것으로 밝혀지게 되면서 이러한 이유는 해왕성 바깥쪽에 위치한 다른 행성이 존재한다고 보고 있었다. 즉 해왕성 너머로 궤도에 영향을 미치는 또 다른 행성이 있을 것으로 추정하고 있었는데 사실 명왕성의 크기는 아주 작은 편에 속하고 해왕성보다 훨씬 크기가 작은 명왕성이 해왕성의 궤도에 지장을 주기에는 질량이 너무 작아 이러한 계산법으로 명왕성이 발견되었다기보다는 우연히 발견되었다고 해도 큰 무리가 없다고 한다. 명왕성은 암석과 얼음으로 이루어져 있으며 지구의 위성인 달과 비교해 보았을 때 질량은 1/6이고 부피는 1/3 정도밖에 안 된다고 한다. 공전 주기는 약 248년 정도이며 자전 주기는 6일 9시간 43분이라고 한다. 궤도는 타원 형태이기 때문에 태양 빛이 도달하는 시간은 명왕성의 위치에 따라 차이를 보인다. 해왕성 궤도 안쪽에 위치하는 경우에는 명왕성이 해왕성보다 태양 빛을 먼저 받게 되기도 한다고 한다. 명왕성에 태양 빛이 도달하려면 5시간 27분 정도 소요된다고 한다.
명왕성을 관측할 경우에는 명왕성은 맨눈으로 볼 수 없기 때문에 구경이 30cm 정도 되는 망원경이 필요하다고 한다.
태양에서 아주 멀리 떨어져 있는 명왕성은 평균 표면 기온이 -233도로 매우 낮다고 한다. 명왕성의 표면을 분석해 보면 98% 이상이 고체 질소로 구성되어 있다. 명왕성은 산소와 메테인이 고체로 존재하는 상태라 인간이 자원을 얻을 수 있는 가장 좋은 태양계 천체로 보고 있지만 지구와의 거리가 아주 멀고 기온 또한 매우 낮기 때문에 실제로 효과를 보기에는 낮은 편에 속한다. 그리고 메탄과 일산화탄소도 조금 존재 한다. 명왕성의 위성인 카론을 향한 쪽 반구는 메탄 얼음이 조금 더 많은 편이고 반대쪽 반구에는 질소와 일산화탄소 얼음이 더 많다고 한다. 명왕성의 중력은 지구의 약 7% 정도밖에 안 된다고 하며 허블 망원경의 관측에 따르면 내부 조성은 질량의 50~70% 정도는 바위층으로 구성되어 있고, 30~50% 정도는 얼음이 차지하고 있을 것으로 보고 있다. 방사성 붕괴를 일으키는 원소들이 얼음을 가열해 주면서 바위층과 얼음층으로 분리되었을 것으로 여겨지고 바위층은 밀도가 높은 지름이 약 1700km인 핵을 형성하며 얼음층은 맨틀을 형성하고 있을 것으로 본다. 명왕성의 질량은 지구의 0.2% 정도이며 부피는 약 0.6% 정도 된다. 지름과 표면적을 계산해 보면 지구의 러시아 면적과 비슷한 수준으로 매우 작다고 한다. 명왕성의 대기는 표면의 물질로부터 만들어진 메탄, 일산화탄소 그리고 질소의 얇은 층으로 구성되어 있다. 명왕성이 태양으로부터 멀어지면 대기의 물질들은 얼어붙어 지표면에 떨어지고 또다시 태양에 가까워지게 되면 표면의 온도가 올라가 이 물질들이 다시 승화를 일으키면서 대기권으로 올라가게 된다. 이런 현상들은 온실 효과와는 반대 현상이 발생하는데 그 이유는 표면의 물질들이 승화하면서 열을 가져가기 때문이다. 명왕성은 1994년과 2002년경 표면에 변화가 발생하게 되는데 북극 지방이 밝아지고 남쪽 반구는 어두워졌다. 또한 2002년경에 전체적으로 명왕성의 표면이 붉은색이 많이 증가하는 모습을 확인해 볼 수 있었는데 이러한 변화는 계절 변화와 더불어 명왕성의 대기의 승화 작용이 명왕성의 큰 궤도 경사각과 이심률로 인해서 증폭되었기 떄문으로 보고 있다.
명왕성에는 다섯 개의 위성이 존재한다고 한다. 심지어 추가로 더 발견될 수 있다는 점도 있다. 명왕성의 위성들은 다른 행성계에 비해 특이하게 명왕성 근처 가까이에 자리를 잡고 있다고 한다.
2006년까지는 아홉 번째 행성으로 인정이 되었던 명왕성은 명왕성과 비슷한 타원 궤도를 도는 유사한 천체들이 발견되면서 명왕성이 행성으로 적합한가에 관한 논란이 발생하였다. 심지어 2005년에 발견된 에리스라는 왜행성은 그때 당시 명왕성의 질량보다 27% 정도 더 크다는 것이 확인되었다. 즉 명왕성이 태양계 외곽의 여러 얼음 천체 중에 하나에 불과하다는 것이 밝혀지면서 이 명왕성 하나만 행성으로 분류할 수 없다는 의견들이 나왔고 잇따라 카론, 명왕성, 세레스 등 모두 행성으로 분류할지 아니면 제외할지에 대한 논의가 이루어졌다. 결국 국제천문연맹에서는 2006년 8월 24일 총회를 개최하여 행성의 기준을 새로 정하고 명왕성, 에리스, 세레스 등을 함께 묶어 왜행성 및 명왕성 형 천체라는 새로운 분류로 구분하게 된다. 당초 명왕성 주변에서 발견되었던 5개의 천체인 위성으로 알려져 있었는데 그중에 가장 큰 천체인 카론과 닉스, 히드라, 케르베로스, 스틱스 등이 발견되었다. 그러나 명왕성이 위성이었던 카론에게 지배적인 영향을 주지 못하면서 심지어 카론에게 휘둘리기도 했었다는 사실이 확인되었는데 그 이유는 둘의 질량 중심이 명왕성 내부가 아닌 두 천체 사이에 자리 잡고 있기 때문이다. 왜소행성의 조건은 첫 번째 태양계를 도는 궤도를 가지며 두 번째 구형에 가까운 모양을 유지하기 위해서는 중력을 유지할 수 있는 질량을 가져야 하는데 이러한 질량을 가졌는지 여부와 세 번째 궤도 주변의 다른 천체를 배제하지는 못할 것, 그리고 네 번째 다른 위성의 위성이 아닐 것이라고 정의가 내려지고 있다. 이 정의에 따라 기존에 행성으로 구분됐던 명왕성은 왜소행성으로 재분류가 되었다. 그 이유는 세 번째 항목인 명왕성이 속한 궤도 내에는 아직 다른 천체들이 많이 남아있기 때문이다.