प्लूटोचे वातावरण नायट्रोजन, मिथेन व कार्बन मोनॉक्साईड यांच्या पातळ आवरणाने बनले आहे. हे आवरण त्याच्या पृष्ठभागावरील बर्फापासून बनले आहे. जसा प्लूटो सूर्यापासून दूर जातो, तसे त्याचे वातावरण गोठत जाते व त्याच्या पृष्ठभागवर पडते. आणि जसा प्लूटो सूर्याजवळ येत जातो तसे प्लूटोच्या पृष्ठभागाचे तापमान वाढते व बर्फाचे वायूंमध्ये रुपांतरण होते. हे रुपांतरण प्रति-हरितगृह परिणामासारखे (anti-greenhouse effect) काम करते व प्लूटोचा पृष्ठभाग थंड करते. ज्याप्रमाणे घामामुळे शरिराचे तापमान कमी होते. सब्लिमिटर ऍरे (Submillimeter Array) वापरून अलिकडेच शास्त्रज्ञांनी प्लूटोचे तापमान ४३ केल्व्हिन आहे असा शोध लावला आहे, जे अपेक्षेपेक्षा १० केल्व्हिन ने कमी आहे.

जेव्हा एखादा वातावरण नसलेला ग्रह एखाद्या दूरवरच्या तार्‍याला झाकतो (याला ऑकल्टेशन (occultation) म्हणतात), तेव्हा तो तारा एकाएकी दृष्टिआड होतो. याविरूद्ध जेव्हा वातावरण असलेला ग्रह एखाद्या तार्‍याला झाकतो तेव्हा तो तारा हळुह्ळू अंधुक होत जात नजरेआड जातो. त्याच्या अंधुक होण्याच्या वेगावरून त्या ग्रहाच्या वातावरणाबाबत माहिती मिळू शकते. १९८५ च्या प्लूटोच्या एका ऑकल्टेशन (occultation) च्या अभ्यासातून प्लूटोला वातावरण आहे हे सिद्ध झाले होते. हा शोध १९८८ मधील अजून एका ऑकल्टेशनवरून अधिक दृढ झाला. तार्‍याच्या अंधुक होण्याच्या वेगावरून प्लूटोचा वातवरणीय दाब ०.१५ पास्कल इतका निश्चित करण्यात आला होता, जो पृथ्वीच्या जवळपास १/७,००,००० पट आहे.

२००२ मध्ये अजून एक ऑकल्टेशन पॅरिस वेधशाळेच्या ब्रुनो सिकार्डी यांच्या नेतृत्वाखालील गटाने, तसेच एम.आय.टी.च्या जेम्स एल. इलियट व विल्यम कॉलेजच्या जे पासाचॉफ यांनी बघितले व अभ्यासले. यावरून वातावरणीय दाब ०.३ पास्कल असावा असा अंदाज करण्यात आला. हे थोडे अनपेक्षित होते कारण प्लूटो सूर्यापासून १९८८ पेक्षा आता जास्त दूर होता व यामुळे वातावरणातील वायू थंड होऊन ते अधिक विरळ होणे अपेक्षित होते. याचे एक स्पष्टिकरण असे देण्यात येते की, १९८७ मध्ये प्लूटोचा दक्षिण ध्रूव १२० वर्षांनंतर सावलीतून बाहेर आला होता. यामुळे बराच नायट्रोजन वातावरणात उत्सर्जित झाला असावा, जो थंड होण्यास बरीच दशके लागतील. अजून एक ऑकल्टेशन एम.आय.टी.-विल्यम कॉलेजचा संयुक्त गट (ज्यामध्ये जेम्स एलिएट व जे पासाचॉफ होते) व साउथवेस्ट रिसर्च इंस्टिट्यूटच्या लेसली यंग यांच्या नेतृत्वाखालील गटाने जून १२, २००६ मध्ये ऑस्ट्रेलियामधून बघितले.

कायपरचा पट्टा
वातावरण
शोध
त्याच्या ग्रह असण्यावरुन असलेला विवाद