प्लूटोचा लहान आकार व पृथ्वीपासूनचे दीर्घ अंतर यामुळे प्लूटो हे अंतरिक्षयानांसाठी एक आव्हान ठरले आहे. व्हॉयेजर १ प्लूटोपर्यंत पोहोचू शकले असते पण शेवटी शनीचा उपग्रह टायटन याच्याजवळून त्याला नेण्याचे ठरविण्यात आले व यामुळे ते यान प्लूटोजवळून जाऊ शकले नाही. व्हॉयेजर २ च्या मार्गाला तर प्लूटोजवळून जाणे शक्यच नव्हते. प्लूटोजवळून जाण्याचा एकही गंभीर प्रयत्न २० व्या शतकाच्या शेवटच्या दशकापर्यंत केला गेला नव्हता. ऑगस्ट १९९२ मध्ये जे.पी.एल.मधले शास्त्रज्ञ रॉबर्ट स्टाएहल यांनी क्लाईड टॉमबॉघला दूरध्वनी करून प्लूटोला भेटण्यासाठी त्यांची परवानगी मागितली. या घटनेचे स्मरण करतांना टॉमबॉघ म्हणाले होते, "मी त्यांना सांगितले, तुम्ही खुशाल जाऊ शकता, पण एका लांब व थंड प्रवासासाठी तयार रहा." या शुभारंभानंतरपण नासाने २००० मध्ये खर्च व प्रक्षेपकातील विलंबाचे कारण देऊन प्लूटो कायपर एक्सप्रेस हे यान रद्द केले.

तीव्र राजनैतिक भांडणानंतर अम्रेरिकेच्या सरकारने न्यू होरायझन्स या प्लूटोला जाणाऱ्या नवीन अंतरिक्ष मोहिमेला निधी देण्याचे मंजूर केले. न्यू होरायझन्स जानेवारी १९, २००६ रोजी यशस्वीरित्या प्रक्षेपित करण्यात आले. दिवंगत क्लाईड टॉमबॉघ (जे १९९७ मध्ये मरण पावले) यांच्या काही अस्थी या यानावर ठेवल्या गेल्या आहेत, याची पुष्टी मोहिमेचे प्रमुख असलेले एस. ॲलन स्टर्न यांनी केली आहे.
२००७ च्या सुरुवातीला या यानाने आपल्या मार्गक्रमणासाठी गुरूच्या गुरुवत्वाकर्षणाचा उपयोग करून घेतला. जुलै १४, २०१५ रोजी हे यान प्लूटोच्या सर्वाधिक जवळ असेल. प्लूटोची शास्त्रोक्त निरिक्षणे याच्या पाच महिने आधीपासून चालू होतील व पुढे कमीत कमी एक महिना चालू राहतील. न्यू होरायझन्स ने सप्टेंबर २००६ मध्ये प्लूटोची लॉंग रेंज रिकनायसन्स इमेजर (Long Range Reconnaissance Imager (LORRI)) वापरून पहिली छायाचित्रे घेतली. ही चित्रे जवळपास ४२० कोटी किलोमीटर अंतरावरून काढली गेली आहेत व यामुळे यानाची दूरवरच्या वस्तूंचा वेध घेण्याची क्षमता सिद्ध झाली आहे. याचा उपयोग यानाला प्लूटो व कायपरच्या पट्ट्यातील इतर खगोलीय वस्तूंजवळ जाण्यासाठी होईल. रिमोट सेंन्सिंग तंत्रज्ञानाचा उपयोग करून न्यू होरायझन्स प्लूटो व त्याचा उपग्रह चेरॉन यांची भूरचना (geology) व स्वरूप अभ्यासण्याचा, त्यांच्या पृष्ठभागाची संरचना मानचित्रित करण्याचा तसेच प्लूटोचे उदासीन (neutral) वातावरण व मुक्तिवेग अभ्यासण्याचा प्रयत्न करेल. न्यू होरायझन्स प्लूटो व चेरॉनच्या पृष्ठभागाची छायाचित्रेपण घेईल.

निक्स व हायड्रा यांच्या शोधामुळे यानासमोर अशी अनेक आव्हाने उभी ठाकण्याची शक्यता आहे ज्यांचा आधी विचार करण्यात आला नव्हता. कायपर पट्ट्यातील वस्तूंमध्ये होणाऱ्या टकरी तसेच त्यांचा कमी असलेला मुक्तिवेग यामुळे निर्माण झालेला अंतराळातील कचरा एकप्रकारचे धुळीचे कडे बनवू शकतो. जर यानाला अशा कड्यातून जावे लागले तर त्याला हानी होण्याची शक्यता वाढते व यामुळे ते यान निकामीपण होऊ शकते.

आकारमान व वस्तुमान
वातावरण
अवकाशयानांनी केलेले निरिक्षण
नामकरण