冥王星主要可能是由冰所組成的，并且有一個由鐵鎳巖石混合成的小核，不過仍然需要更多的觀測數據確認。藉由冥王星的恒星蝕可得知冥王星也有非常稀薄的大氣。因為恒星被冥王星遮蔽時，恒星的光并非立刻消失，而是逐漸降低亮度，從降低亮度的情形得知，冥王星的大氣分為透明的上層大氣和相當不透明的下層大氣。據光譜觀測的結果，發現冥王星覆蓋著甲烷的冰或霜。所以冥王星的反射能相當大，約達５０％。

但是，由於距離太陽十分遙遠，在冥王星上遠望太陽，太陽已經變得像一顆亮星一樣了，使得冥王星的表面因為缺乏熱輻射源而十分寒冷，溫度大約為-240度-220度之間，而最低溫度則可降到華氏-390度。因為極度的寒冷冥王星特別僵硬，事實上它比鋼鐵還要堅硬。

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