十九世纪四十年代奥本·勒维耶通过经典力学分析天王星轨道的摄动后预测了海王星的位置。十九世纪末天文学家根据对海王星的观察推测有其他行星摄动天王星轨道。1906年罗威尔天文台的创办者帕西瓦尔·罗威尔开始搜索第九大行星——X行星。1909年罗威尔和威廉·亨利·皮克林提出了若干该天体可能处于的天球坐标。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。
帕西瓦尔·罗威尔在天文台观察金星。其实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。
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。汤博的任务是系统地成对拍摄夜空照片对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行星的任务交给了当时仅24岁的汤博。
汤博的任务是系统地成对拍摄的夜空照片，并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。
发现第九大行星的消息轰动世界。罗威尔天文台拥有对此天体的命名权并向全世界征集。英国11岁学童威妮夏·伯尼因其对古典神话的兴趣建议以冥王普路托命名此行星。伯尼在与其祖父福尔克纳·梅丹交谈中提出了这个名字。该天体正式于1930年3月24日命名。普路托(Pluto)以全票通过。该命名于1930年5月1日公布。普路托(Pluto)获选的部分原因是普路托的头两个字母（英语：PL）为帕西瓦尔·罗威尔的首字母缩写。
自发现冥王星后人们就因其模糊图像怀疑冥王星不是罗威尔所设想的X行星。二十世纪以来冥王星质量的估计值在逐步缩小。1978年冥卫一(Charon)的发现允许天文学家首次测量冥王星的质量。冥王星质量仅相当于地球质量的0.2%，不足以解释天王星的轨道扰动。随后罗伯特·萨顿·哈灵顿在内的诸多天文学家未能找到冥王星以外的X行星。
1992年迈尔斯·斯坦迪什用旅行者2号1989年飞掠海王星时所测数据重新计算海王星对天王星的引力作用。旅行者2号的数据将海王星质量的估计值降低了0.5%，相当于一火星质量。重新计算的结果中天王星的轨道并没有异常，自此X行星也无存在的必要。现在大多数科学家同意罗威尔所定义的X行星并不存在。
冥王星比所有类地行星都小。冥王星也比太阳系七颗天然卫星要小（木卫三、土卫六、木卫四、木卫一、月球、木卫二、海卫一）。冥王星的轨道周期为248地球年，且冥王星轨道与行星轨道有极大不同。行星轨道接近圆形、靠近黄道面。冥王星轨道高度倾斜（相对黄道面大于17°）、是高度偏心的椭圆轨道。
1992年起在冥王星附近发现的诸多天体显示冥王星是柯伊伯带的一部分。冥王星的行星地位因此受到挑战。博物馆和天文馆偶尔会因在太阳系模型中忽略冥王星而引起争议。纽约海登天文馆于2000年2月翻新后重新对外开放，展出了只有八颗行星的太阳系模型，一年后这件事登上了报纸头条。
天文学家随后在柯伊伯带发现越来越多与冥王星大小相似的天体后认为冥王星应重新划为柯伊伯带天体。2005年7月29日发现新的海外天体阋神星的消息对外公布。根据推测阋神星比冥王星大，是1846年发现海卫一后发现的太阳系内最大天体。尽管当时并没有将其归为行星的正式共识，媒体与发现阋神星的天文学家最初将其称为第十大行星。天文学界有人将此视为将冥王星划为小行星的最有力论据。
哈勃太空望远镜拍摄的阋神星（右）及阋卫一（左）
对冥王星地位的辩论随着2006年8月24日国际天文联合会（IAU）决议的出台进入了关键阶段。国际天文联合会(IAU)决议列出了三个条件，符合这些条件的天体可被视为行星：一，该天体的轨道必须围绕太阳运转；二，该天体必须有足够的质量通过自身引力成为球形；三，该天体必须清理轨道附近的其他天体。冥王星的质量是其轨道上其他所有天体质量之和的7%，无法满足第三项条件。IAU进一步决定同冥王星一样无法满足第三项条件的天体为矮行星。
公众对IAU决议看法反应不一。很多人接受重新分类，但有人发起在线请愿来号召IAU重新将冥王星划为行星。鉴于汤博长期居住于新墨西哥州，该州众议院通过一项纪念汤博的议案，宣布冥王星在新墨西哥州的天空中永远属于行星行列，并将2007年3月13日定为冥王星日。伊利诺伊州参议院在2009年考虑到汤博出生于伊利诺伊州通过相似决议。该决议中宣称冥王星被IAU“不公平地降为矮行星。”一些人还以不同理由坚持认为冥王星属于行星。
在此之前，首个造访冥王星的深空探测器“新视野”号于2006年1月19日在美国卡纳维拉尔角发射升空，它将在2015年7月14日近距离飞掠冥王星系统，为科学界带来冥王星及其卫星最清晰的图像与详实的科学数据。因此，冥王星在“新视野”号发射时仍然是“行星”。
当汤博在1930年最先发现冥王星时，他做梦都想有一艘飞船能够近距离的看一眼这颗小小的行星。2006年，正值汤博的100岁诞辰。为了纪念他，汤博的一部分骨灰也跟随“新视野”号一道去了冥王星。汤博的骨灰被装在一个容器内，安放在“新视野”号的底部。容器底部的铭文写道：“封装在此处的是美国人克莱德·W·汤博的遗骸，冥王星及太阳系‘第三地带’的发现者，阿黛尔和芒罗的儿子，帕特丽夏的丈夫，安妮特和奥尔登的父亲，天文学家，教师，段子手，以及挚友：克莱德·W·汤博（1906－1997）。”
2000年以后人们也发现冥王星的卫星不止一颗。2005年发现了冥卫二和冥卫三、2011年发现冥卫四、2012年发现冥卫五。自此冥王星拥有五颗卫星，这在目前发现的矮行星里，冥王星是拥有卫星最多的。
随着“新视野”号飞掠冥王星，更多关于冥王星与其卫星的秘密将被揭晓。无论是曾作为九大行星之一“前行星”还是现在的“矮行星”，冥王星都因其与众不同的特征而被行星科学家所着迷。让我们拭目以待吧！
