Sao Diêm Vương mất khoảng 6,4 ngày Trái đất quay một lần trên trục quay của nó. Mặt trăng Charon của Sao Diêm Vương quay quanh Sao Diêm Vương 6,4 ngày một lần. Các nhà thiên văn gọi hiện tượng này là khóa thủy triều.
Dữ liệu thiên văn tiết lộ rằng sao Diêm Vương quay trên trục của nó theo hướng từ đông sang tây giống như hành tinh Venus. Các hành tinh khác, bao gồm cả Trái đất, quay từ tây sang đông. Sự quay ngược dòng này gợi ý rằng vào một thời điểm nào đó trong quá khứ, một vật thể khác đã va chạm với Sao Diêm Vương, đảo ngược hướng quay của nó và có lẽ góp phần tạo nên quỹ đạo lệch tâm rất nghiêng của nó xung quanh mặt trời.
Các nhà thiên văn từng nghĩ rằng Sao Diêm Vương là một mặt trăng thoát ra khỏi Sao Thiên Vương hoặc Sao Hải Vương. Tuy nhiên, sự đồng thuận đã thay đổi trong những năm gần đây và giả thuyết hàng đầu cho rằng Sao Diêm Vương là một trong số các hành tinh lùn đóng băng trong Vành đai Kuiper, một vùng của hệ Mặt trời nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Các sao chổi ngắn hạn như Sao chổi Halley được cho là có nguồn gốc từ Vành đai Kuiper.
