Il mesurerait entre 14 et 40 km de diamètre, ce qui en ferait le plus petit satellite naturel connu de Pluton.
Le demi-grand axe de l'orbite de Pluton vaut 39,5 unités astronomiques, soit presque 6 milliards de kilomètres, ou encore 5 h 30 à la vitesse de la
lumière. Cette orbite se distingue par sa résonance avec celle de Neptune (Pluton décrit deux fois son orbite pendant que Neptune en décrit trois). Elle est parcourue en 247,9 ans, soit exactement une fois et demie la
période sidérale de Neptune. De plus, elle présente les plus fortes valeurs d'ellipticité (excentricité de 0,246) et d'inclinaison sur l'écliptique (17°2) parmi les orbites
planétaires. Toutes ces particularités, auxquelles on peut ajouter la faible masse du système (de l'ordre seulement du sixième de la masse de la Lune), conduisent à remettre en cause son statut de
planète.
Pluton serait le plus gros représentant connu de la ceinture de Kuiper, zone orbitant au-delà des
planètes géantes et comprenant des objets de taille diverse, mise en évidence dans les années 1990.
Plusieurs des paramètres physiques de Pluton restent mal connus, car, contrairement aux huit autres planètes, aucune sonde
spatiale n'a survolé cet objet. En fait, la résonance de Pluton avec Neptune a empêché la sonde interplanétaire Voyager 2 de terminer son grand tour via Pluton.
Si, grâce à la troisième loi de Kepler, la masse du système double Pluton-Charon est précisément déterminée,
celle de Pluton reste floue, de l'ordre de 1,3x1022 kg, pour un rayon de 1 170 ± 12 km.
La température agrave; la surface de Pluton est estimée à 44 K (- 229 °C). Dans de telles conditions, la plupart des
éléments apparaissent à l'état condensé. L'atmosphère, probablement un mélange d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone, ne peut être qu'extrêmement
ténue, avec une pression de surface de l'ordre du microbar (c'est-à-dire un millionième de la pression à la surface de la Terre). Il se pourrait que cette atmosphère n'existe que lorsque Pluton est au voisinage de
son périhélie, comme entre 1979 et 1999, Pluton étant alors moins distante du Soleil que Neptune. La composition de la structure interne de Pluton demeure inconnue. Sa densité moyenne, de l'ordre de 2, suggère un
mélange de roches et de glaces d'eau dans un rapport de 1 à 4. Les images du télescope spatial Hubble révèlent que Pluton présente de très fortes variations d'albédo,
reflétant peut-être le contraste entre des surfaces réfléchissantes de glaces d'azote et d'autres très sombres de matériaux organiques.
Le couple Pluton-Charon
Pluton-Charon forme un couple très serré : la distance moyenne entre les deux objets est de seulement 19 640 km, soit moins de 17 rayons plutoniens. La
masse de Charon représente entre 0,08 et 0,16 fois celle de Pluton ; son rayon est estimé entre 590 et 630 km. Fait unique dans le système solaire, les deux composantes sont en rotation synchrone, et présentent donc en permanence
la même face. L'orbite du couple est très inclinée sur l'écliptique.
Hydra et Nix
Pluton possède deux autres satellites, qui furent photographiés le 15 mai 2005 lors d'une campagne d'observation du télescope spatial Hubble, temporairement
nommés S/2005 P 1 et S/2005 P 2 puis baptisés Hydra et Nix. Ils ont été repérés par une équipe du Southwest Research Institute sur des clichés pris pour
préparer la nouvelle mission d'exploration lointaine du système solaire, New Horizons. Leur existence fut confirmée par l'examen de photographies prises par le télescope spatial Hubble et datant du 14 juin 2002.
D'après les premières observations, le demi-grand axe de l'orbite de Nix mesure 49 000 km et celui de l'orbite d'Hydra 65 000 km. Les deux satellites semblent orbiter dans le sens prograde dans le
même plan que Charon et sont deux et trois fois plus éloignés que celui-ci, avec une résonance orbitale proche de (mais pas égale à) 4:1 et 6:1.
Les observations se poursuivent pour déterminer les caractéristiques des deux astres. Hydra est parfois plus brillant que Nix, soit parce qu'il est plus grand, soit parce que la luminosité de sa
surface varie suivant les zones. Le spectre des satellites est similaire à celui de Charon, ce qui suggère un albédo similaire d'environ 0,35 ; dans ce cas, le diamètre de Nix est estimé à 46 km et
celui d'Hydra à 61 km. Une limite supérieure peut être déterminée en supposant un albédo de 0,04 similaire aux objets les plus sombres de la ceinture de Kuiper : 137 ± 11 km pour Nix et 167
± 10 km pour Hydra. Dans ce cas, la masse des satellites serait 0,3 % de celle de Charon (0,03 % de la masse de Pluton).