Charon fut découvert en 1978. Comparativement à Pluton, Charon est un très gros satellite (son diamètre est la moitié de celui de Pluton), et le barycentre des deux corps se trouve au-delà de la surface de Pluton (à un peu plus de deux rayons plutoniens). C'est le seul cas de système planétaire possédant cette caractéristique dans tout le système solaire. Pluton et Charon sont également en rotation synchrone toutes les deux : Charon présente toujours la même face à Pluton et Pluton la même face à Charon. À noter que certains astéroïdes binaires possèdent aussi ces deux traits, et que le barycentre de Jupiter et du Soleil est au-delà de la surface de ce dernier.

La découverte de Charon permit de mesurer la masse du système double. Une masse inférieure aux estimations précédentes a été déterminée.
Cette découverte a également amené les astronomes à revoir leur estimation sur la taille de Pluton. À l'origine, on pensait que Pluton était plus grande que Mercure et plus petite que Mars, mais les calculs étaient fondés sur le fait qu'un seul objet était observé (on ne distinguait pas Charon de Pluton). Une fois le système double découvert, l'estimation de la taille de Pluton a été revue à la baisse. Il est possible aujourd'hui, avec des instruments modernes, de distinguer le disque de Pluton et ainsi déterminer sa taille directement.

Par ailleurs, l'albédo de Pluton a dû aussi être recalculé et revu à la hausse puisque la planète maintenant observée était bien plus petite que les premières estimations ; sa capacité à réfléchir la lumière devait être plus importante que ce que l'on pensait. Les estimations actuelles lui donnent une valeur légèrement inférieure à celle de Vénus, qui est déjà assez élevée.
Charon, à la différence de Pluton, n'a pas retenu de méthane et apparaît beaucoup plus sombre.
Certains chercheurs ont suggéré que Pluton et Charon sont des satellites de Neptune qui auraient été éjectés de son orbite, mais on pense aujourd'hui que Pluton n'a jamais fait partie des satellites de Neptune. L'orbite rétrograde de Triton laisse penser que celui-ci était à l'origine un objet indépendant, comme Pluton, et qui fut capturé par Neptune. Triton semble également partager certaines caractéristiques atmosphériques et géologiques avec Pluton.

En janvier 2006 lors d'une occultation d'étoile, on n'a pu en savoir un peu plus sur Charon. Son diamètre est estimé à 1207,2 km (+ ou - 1,4 km) et sa densité évalué à 1,71 (+ ou - 0,08 g/cm³. Autre information inportante, Charon possèderait une athmosphère très ténue mais sa composition n'est pas connue et il sera sans doute difficile d'arrêter des chiffres précis car, comme pour Mercure, cette athmosphère est trop peu dense, volatile et variable en fonction de la date et de l'endroit où la mesure est effectuée.

Pluton posséde deux autres satellites, qui furent photographiés le 15 mai 2005 lors d'une campagne d'observation du télescope spatial Hubble et ont reçu les noms de Nix pour S/2005 P1 et Hydra pour S/2005 P2. Ils ont été vus par une équipe du Southwest Research Institute sur des clichés pris pour préparer la nouvelle mission d'exploration lointaine du système solaire, New Horizons. Leur existence fut confirmée par l'examen de photographies prises par Hubble et datant du 14 juin 2002. Compte tenu de la résolution du télescope, Pluton ne semble pas posséder d'autre satellite d'une taille supérieure à 15 km.

D'après les premières observations, le demi-grand axe de Hydra mesure 49 000 km et celui de Nix 65 000 km. Les deux satellites semblent orbiter dans le même plan que Charon et sont deux et trois fois plus éloignés que celui-ci, avec une résonance orbitale de 4:1 et 6:1.

Les deux objets possèderaient un diamètre d'environ 40 à 160 km et une masse estimée à 0,3% de celle de Charon (0,03% de la masse de Pluton).

Nix était la déesse de l'obscurité et de la nuit et la mère de Charon, alors que l'Hydre était un monstre neuf têtes qui désormais orbite autour de la neuvième planète du système solaire. Naturellement Nix et Hydra partagent également leurs initiales avec la sonde New Horizons dont le but est détudier ce système lointain.

Des anneaux?

Dans un article publié dans la revue Nature, une équipe de scientifiques américains conduite par le Dr. S. Alan Stern du SwRI (Southwest Research Institute), annonce que les deux petites lunes récemment découvertes de Pluton se sont très probablement formées lors du même impact géant qui a donné naissance à Charon, l'autre satellite de Pluton.

L'équipe soutient également que d'autres grands objets binaires de la Ceinture de Kuiper pourraient également abriter de petites lunes, et que celles qui gravitent autour de Pluton pourraient générer des anneaux de débris autour de la planète.