Khi sao Diêm Vương ở gần mặt trời nhất, nitơ đóng băng trên bề mặt của nó thăng hoa, có nghĩa là nó biến thành khí, để cung cấp một bầu khí quyển mỏng. Khi sao Diêm Vương ở xa mặt trời nhất, nitơ trong bầu khí quyển mỏng của nó sẽ đông lại và rơi xuống dưới dạng tuyết. Nhiệt độ có thể dao động từ -378 đến -396 độ F.
Sao Diêm Vương có sự thay đổi rất nhỏ về nhiệt độ theo mùa, nhưng sự biến đổi này đủ lớn để tạo ra một thay đổi vật lý nhỏ trên bề mặt hành tinh và bầu khí quyển của nó. Sao Diêm Vương được cho là có một lõi đá được bao quanh bởi các băng của nhiều loại khí khác nhau. Nitơ, mêtan và carbon dioxide là những gì các nhà khoa học tin rằng tạo thành phần lớn băng trên bề mặt Sao Diêm Vương. Hành tinh lùn có được bầu khí quyển mờ ảo trong thời kỳ ấm nhất của nó khi nó ở gần mặt trời nhất do sự thăng hoa của các khí băng giá.
Bầu khí quyển này không đủ dày để tạo ra hiệu ứng nhà kính cho hành tinh đủ ấm lên đối với một hệ thống thời tiết được xác định rõ. Khí mơ hồ sẽ đông lại và rơi xuống như tuyết khi nhiệt độ giảm khi sao Diêm Vương di chuyển khỏi mặt trời. Trục của sao Diêm Vương nghiêng về phía nó khiến một bên tiếp xúc lâu với mặt trời và bên kia có thời gian bóng tối kéo dài. Mặc dù điều này ảnh hưởng đến nhiệt độ của bề mặt, nhưng nhiệt độ không thay đổi đáng kể vì sao Diêm Vương không nhận được lượng ánh sáng hoặc nhiệt cao do ở gần mặt trời.
