太阳系是否还存在着冥王星以外的大行星？从理论上说有这种可能性，天文学家至今仍在搜索。美藉荷兰天文学家杰拉德柯伊伯于1951年预言，海王星轨道以外有个小天体带（后来称为柯伊伯带）。柯伊伯带是太阳系早期行量形成过程的产物，据推测，柯伊伯带中直径在100千米以上的天体要超过10万个；它可能为天文学家探索太阳系的形成过程提供重要线索。1992年，天文学家在美国夏威夷莫纳克亚天文台第一次清楚地观测到了柯伊伯带天体。此后，天文学家们陆续观测确定了600多颗柯伊伯带天体，它们的直径从50千米到1200千米不等。很多天文学家曾经利用计算机模拟技术模拟过冥王星与柯伊伯带的形成过程，结果发现，这些形成于50亿年前的天体起初的质量应该是现在的100倍，也就是说，当初的冥王星外围曾经有过体积庞大的固态物质，这些物质足以形成与天王星或海王星大小相近的行星。那么究竟是什么因素使得它们最终分崩离析了呢？它们与天王星或海王星有没有因果关系呢？近年，美国罗斯地球及太空中心的科学家提出新理论，认为冥王星其实不是颗大行星，而只是个巨大的冰冻块。但大部分天文学家认为，除非有确实证据，否则仍会视冥王星为太阳系第九颗大行星。
冥王星的卫星也引起科学家们的兴趣。冥卫的直径达1200千米，接近冥王星的二分之一。因为它们的体积如此接近（在太阳系中还没有类似的情况——大多数卫星的直径都只及它们所围绕的行星的百分之几），所以前些年有科学家提出，冥王星和冥卫会不会是一对双行星呢？虽然近年来天文学家陆续发现了一些成对的小行星，但人类还从来没有接近过它们。2001年以来，科学家陆续在柯伊伯带中发现了一些“双星”——对小行星系统。这些系统的共同特点是：两个小天体大小相似，互相围绕着运动，但距离非常遥远，通常是较大天体半径的数十倍，甚至数千倍之多。火星和木星之间的小行星带里也存在一些“双星”系统，科学家认为那是由天体之间撞击、裂解、残骸重新积聚形成的。但柯伊伯带中双行星系统太多，两天体间距也普遍太远，很难用撞击制来解释。近年美国加州理工学院的科学家提出，这些双行星系统应当是引力将两个原本不相关的天体约束在一起而形成的。随着更多柯伊伯带天体被发现，这些假说可以得到更严格的检验。由于柯伊伯带中的物质是太阳系形成早期剩下的，研究其中天体的性质将有助于了解太阳系的形成和演化史。
天文学家把冥王星和冥卫称作一对双行星，在整个太阳系中恐怕仅有地球和月亮能与之相类比——这两个兄弟亲密无间，冥王星脆弱的大气很可能就有一部分逃逸到冥卫附近的轨道上。然而奇怪的是，这兄弟俩个性迥然不同：虽然总体来说，它们密度大约是水的两部，主要由三分之二的岩石和三分之一的水冰构成；但是冥王星地表大部分被强挥发性的氮霜覆盖，也不乏甲烷和一氧化碳雪层的痕迹，而冥卫却裹在杂质水冰之中。地面天文台和哈勃空间望远镜的观测结果表明，冥王星的表面有很高的反光特性，提示冥王星上有广阔的冰帽存在。而冥卫的表面黯淡，没有明显的标记物。此外，冥王星的表面有大气层存在，而冥卫则没有。那么究竟是什么原因使得这两个邻居的地理环境如此不同呢？到底是由于它们的形状、构成成分，还是别的形成原因？
冥王星的密度、形状和地表组成与海王星最大的卫星——海卫一很相似。先前的旅行者2号探测器在飞经海王星系时发现海卫一的表面有剧烈的火山活动。那么在冥王星或者是它外围的柯伊伯带天体上是否也在类似的活动呢？现有的天文学理论认为应该没有，但当初科学家们不是也没有预料到海卫一的表面会有火山活动吗？这些现象提示，人类关于太阳系演化的知识还相当有限，有些还可能从根本上就是错误的。
冥王星大气令人神往。理论上认为，冥王星表面大气层密度比地球的低将近三万倍，主要由氮气、一氧化碳和甲烷组成。此外，冥王星大气最外层的分子可以获得足够的能量挣脱冥王星的引力作用，此种现象被称为“逃逸”现象。在其他天体上，科学家们目前还没有发现类似的现象，而现有的理论认为，地球面表之所以能形成如今这种适合人类居住的地理和气候环境，就在于“逃逸”使得地球表面大量的氢元素被释放。对这种“逃逸”现象的研究也许可帮助找到其他适合人类居住的星球。还有，冥王星表面的有机物（如甲烷）和星体内部蕴藏的冰也使科学家们感到兴奋。
