La misión New Horizons de la NASA, se lanzó el 19 de enero de 2006, con un objetivo explorar Plutón, sus satélites y el cinturón de Kuiper.

Pretende estudiar como se formó el sistema de Plutón, el cinturón de Kuiper y como fue la transformación del sistema solar primitivo. La nave espacial recopiló datos sobre las atmósferas, superficies, interiores y entornos de Plutón y sus lunas. También estudiará otros objetos del cinturón de Kuiper. «A modo de comparación, New Horizons reunió 5,000 veces más datos en Plutón que la sonda Mariner en el Planeta Rojo (Marte)».

Algunas de las preguntas que la misión intenta responder son:
¿De qué está hecha la atmósfera de Plutón y cómo se comporta?
¿Cómo se ve su superficie?
¿Hay grandes estructuras geológicas?
¿Cómo interactúan las partículas del viento solar con la atmósfera de Plutón?
Específicamente, los objetivos de la misión son:
- Mapear la composición de la superficie de Plutón y Caronte
- Caracterizar la geología y la morfología de Plutón y Caronte
- Caracterizar la atmósfera neutral de Plutón y su tasa de escape
- Encontrar atmósfera alrededor de Caronte
- Mapear las temperaturas de la superficie en Plutón y Caronte
- Obtener imágenes de Plutón y Caronte en alta resolución
- Buscar anillos y más satélites adicionales alrededor de Plutón
- Realizar investigaciones similares de uno o más objetos del cinturón de Kuiper
Las primeras imágenes de Plutón hechas por la sonda fueron tomadas entre el 21 al 24 de septiembre de 2006, para probar el instrumento de Reconocimiento de Imágenes de Largo Alcance (LORRI) y fueron dadas a conocer por la NASA en noviembre de 2006. Fueron tomadas a una distancia de 4200 millones de kilómetros de distancia; con esto quedó probado con éxito la habilidad de la sonda para rastrear objetos a una gran distancia.

New Horizons pasò a menos de 10 000 km de Plutón; a una velocidad relativa de 13,78 km/s y se acercò a 27 000 km de Caronte (la luna màs grande de Plutòn).
En julio de 2013 la sonda envió las primeras imágenes en las que se pueden distinguir como cuerpos separados a Plutón y a su satélite más grande, Caronte.