In de jaren 1840 voorspelde Urbain Le Verrier met behulp van de Newtoniaanse mechanica het bestaan van de planeet Neptunus. Hij ontdekte dit na bestudering van de baan van Uranus. Neptunus werd later aan het eind van de 19e eeuw gezien. Astronomen meenden toen dat een andere planeet de baan van Uranus verstoorde. In 1906 begon Percival Lowell, iemand uit Boston, een uitgebreide zoektocht naar de negende planeet. Hij noemde het "Planeet X". Tegen 1909 hadden Lowell en William H. Pickering vele mogelijke plaatsen in het zonnestelsel voorgesteld waar de planeet zich zou kunnen bevinden. Lowell zette het onderzoek voort tot 1916. Het leverde echter geen goed resultaat op. Op 19 maart 1915 had zijn observatorium twee beelden van Pluto gemaakt. Lowell wist dit niet. De beelden werden toen niet herkend voor wat ze waren.
Constance Lowell, de weduwe van Percival, voerde een tien jaar durende juridische strijd om Percivals nalatenschap. Daarom begon de zoektocht naar Planeet X opnieuw in 1929. De directeur van de missie, Vesto Melvin Slipher, gaf de opdracht aan Clyde Tombaugh, een 23-jarige man uit Kansas. Tombaugh was net op het Lowell Observatory gekomen. Slipher was onder de indruk geweest van zijn astronomische tekeningen.
Tombaugh's moest systematisch om de twee weken foto's maken van de nachtelijke hemel in paren. Vervolgens moest hij elk paar bekijken om te zien of er een object was verschoven. Hij gebruikte een machine die een knipperlichtvergelijker werd genoemd. Hij schakelde snel tussen de verschillende aanzichten van elk van de platen. Zo kon hij zien of een voorwerp van positie was veranderd. Op 18 februari 1930 ontdekte Tombaugh een object dat leek te bewegen van de fotografische platen genomen op 23 en 29 januari van dat jaar. Een andere foto, genomen op 21 januari, bevestigde dit. Nadat het observatorium er meer onderzoek naar had gedaan, werd het nieuws van de ontdekking op 13 maart 1930 per telegram doorgegeven aan het Harvard College Observatory.
Naam
De ontdekking haalde de krantenkoppen over de hele wereld. Het Lowell Observatorium mocht het nieuwe object een naam geven. Zij ontvingen meer dan 1000 suggesties van over de hele wereld. Sommigen stelden Atlas als naam voor. Anderen wilden het Zymal noemen. Tombaugh drong er bij Slipher op aan om snel een naam voor het nieuwe object voor te stellen voordat iemand anders dat deed. Constance Lowell stelde Zeus voor, daarna Lowell, en tenslotte Constance. Deze suggesties werden niet gebruikt.
De naam Pluto werd voorgesteld door Venetia Burney (later Venetia Phair). Zij was toen een 11-jarig schoolmeisje in Oxford, Engeland. Venetia was geïnteresseerd in klassieke mythologie en astronomie. De naam was van de Romeinse god van de onderwereld. Ze vond het een goede naam voor een donkere en koude wereld. Ze stelde het voor toen ze met haar grootvader Falconer Madan sprak. Hij was een voormalig bibliothecaris van de Bodleian Library van de Universiteit van Oxford. Madan gaf de naam door aan professor Herbert Hall Turner. Turner vertelde deze voorgestelde naam aan de astronomen in de Verenigde Staten.
Het object kreeg officieel zijn naam op 24 maart 1930. Elk lid van het Lowell Observatory mocht stemmen op een shortlist van drie namen. De namen waren Minerva (wat al de naam voor een asteroïde was), Cronus en Pluto. Pluto kreeg alle stemmen. De naam werd bekendgemaakt op 1 mei 1930. Bij de bekendmaking gaf Madan Venetia vijf pond als beloning.
De naam werd populair in de cultuur. Het Disney-personage Pluto werd in hetzelfde jaar geïntroduceerd. Hij werd naar het object genoemd. In 1941 vernoemde Glenn T. Seaborg het nieuw gecreëerde element plutonium naar Pluto. Hiermee werd de traditie voortgezet om nieuwe elementen te vernoemen naar nieuw ontdekte planeten. Zo was uranium genoemd naar Uranus, en neptunium naar Neptunus.
IAU-classificatie
Na een debat werd in augustus 2006 in een resolutie van de IAU een officiële definitie opgesteld voor de term "planeet". Volgens deze resolutie zijn er drie voorwaarden om een object in het zonnestelsel als een planeet te beschouwen:
- Het object moet in een baan rond de zon zijn.
- Het object moet zwaar genoeg zijn om door zijn eigen zwaartekracht te worden afgerond. Meer bepaald moet zijn eigen zwaartekracht het in een vorm trekken die bepaald wordt door hydrostatisch evenwicht.
- Het moet de omgeving rond zijn baan hebben vrijgemaakt.
Pluto voldoet niet aan de derde voorwaarde. Zijn massa is veel kleiner dan de gecombineerde massa van de andere objecten in zijn baan: 0,07 keer. De aarde daarentegen is 1,7 miljoen keer de resterende massa in haar baan (de maan niet meegerekend). De IAU besloot ook dat lichamen die, zoals Pluto, voldoen aan criterium 1 en 2 maar niet aan criterium 3, dwergplaneten worden genoemd.
In september 2006 nam de IAU Pluto, en Eris en haar maan Dysnomia op in haar catalogus van mindere planeten. Zij gaf hen de officiële benamingen voor kleine planeten "(134340) Pluto", "(136199) Eris", en "(136199) Eris I Dysnomia".
Manen
Pluto en zijn grootste maan, Charon, worden soms een "binair systeem" genoemd. Dat komt omdat het barycentrum van hun banen niet in hen ligt. De IAU moet nog een formele definitie opstellen voor binaire dwergplaneten, en in afwachting van een dergelijke regeling classificeert zij Charon als een maan van Pluto. Pluto heeft vier bekende kleinere manen, Nix en Hydra, ontdekt in 2005, Kerberos, ontdekt in 2011, en Styx, ontdekt in 2012.