Bề mặt của Sao Diêm Vương cực kỳ lạnh và hoàn toàn không có sự sống. Nhiệt độ bề mặt tối thiểu của Sao Diêm Vương là âm 387 độ F. Nhiệt độ bề mặt tối đa là âm 369 độ F.
Bề mặt của Sao Diêm Vương là đá và hành tinh lùn này, bị hạ cấp từ một hành tinh thông thường vào năm 2006, có thể có lõi là đá được bao bọc trong băng nước. Bề mặt cũng có thể chứa băng nước và có thể được bao phủ bởi băng nitơ và mêtan. Lạnh đến mức khí mêtan và nitơ không thể tồn tại ở trạng thái khí bình thường.
Các nhà khoa học từng tin rằng Sao Diêm Vương không có khí quyển vì khối lượng của nó quá nhỏ nên nó không thể tạo ra lượng hấp dẫn để giữ bầu khí quyển. Giờ đây, các nhà khoa học tin rằng Sao Diêm Vương có một loại bầu khí quyển nào đó khi nó ở gần Mặt Trời nhất và lớp băng trên bề mặt của nó tan ra. Ở thời điểm gần nhất, sao Diêm Vương cách Mặt trời gần 30 đơn vị thiên văn, tức là khoảng cách Mặt trời so với Trái đất 30 lần. Sao Diêm Vương không cho thấy dấu hiệu của từ trường.
Trong một thời gian dài, các nhà khoa học tin rằng Sao Diêm Vương chỉ có một mặt trăng, tên là Charon. Bây giờ họ đã phát hiện thêm bốn. Họ là Nyx, Styx, Kerberos và Hydra.
