Năm 1930, Tombaugh phát hiện ra Diêm Vương Tinh. Nhưng phát hiện này cho mãi đến nay vẫn còn tranh luận. Ngoài quỹ đạo thực tế của nó còn chênh lệch với tính toán theo lý thuyết ra thì tiêu điểm sự tranh luận của Diêm Vương Tinh còn ở chỗ khối lượng của nó rất nhỏ.
Sau khi phát hiện Diêm Vương Tinh không lâu, năm 1936 hai nhà thiên văn Heittern và Kupo đã đề xuất Diêm Vương Tinh không thể được xem là hành tinh của hệ Mặt Trời, nó chẳng qua chỉ là một vệ tinh đã thoát khỏi Hải Vương Tinh mà thôi. Căn cứ cách nhìn của họ thì Diêm Vương Tinh và vệ tinh thứ nhất của Hải Vương Tinh ban đầu đều là những vệ tinh quay thuận chiều với Hải Vương Tinh. Trong một cơ hội ngẫu nhiên nào đó, hai vệ tinh này cách nhau tương đối gần, dưới lực hấp dẫn tác dụng, vệ tinh thứ nhất của Hải Vương Tinh biến thành vệ tinh quay
ngược chiều còn Diêm Vương Tinh được tăng thêm tốc độ thoát khỏi Hải Vương Tinh trở thành hành tinh thứ 9 quay quanh Mặt Trời. Căn cứ sự suy đoán của hồi đó thì khối lượng của Diêm Vương Tinh to hơn vệ tinh thứ nhất của Hải Vương Tinh, do đó cách nhìn nhận này trong một thời gian dài được nhiều người chấp nhận.
Ban đầu người ta dự đoán đường kính của Diêm Vương Tinh là 6000 km. Về sau nhờ kết quả quan sát khi Diêm Vương Tinh bị che lấp, đo được đường kính khoảng 6800 km. Năm 1979 nhờ kỹ thuật mới về các thiết bị can thiệp vết điểm đã đo được đường kính của nó từ 3000 – 3600 km, nhỏ hơn Mặt Trăng. Năm 1990 kết quả đo đạc của kính viễn vọng không gian để đo Diêm Vương Tinh và hệ thống vệ tinh của Diêm Vương Tinh phát hiện đường kính của Diêm Vương Tinh chỉ có 2.284 km, vệ tinh của Diêm Vương Tinh là 1192 km. Về khối lượng của Diêm Vương Tinh, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cũng ngày càng đo được con số chính xác hơn. Trước khi phát hiện Diêm Vương Tinh, căn cứ quan trắc quỹ đạo của Thiên Vương Tinh và Hải Vương Tinh, người ta dự đoán tồn tại của thiên thể, khối lượng của nó lớn khoảng gấp 6,6 lần khối lượng Trái Đất. Sau khi phát hiện Diêm Vương Tinh, năm 1930 – 1940 người ta đo được khối lượng của Diêm Vương Tinh tương đương với khối lượng Trái Đất.
Năm 1978 phát hiện vệ tinh của Diêm Vương Tinh, lúc đó xác định được khối lượng của Diêm Vương Tinh chỉ bằng 0,0015 – 0,0024 khối lượng của Trái Đất, mật độ khoảng 0,3 – 2,5 g/cm3. Khối lượng nhỏ như thế thì làm sao Diêm Vương Tinh có thể khiến cho phương vận động của vệ tinh thứ nhất của Hải Vương Tinh thay đổi ngược chiều được. Do đó cách nhìn của Heittern và Kupo không chính xác. Đương nhiên về sự ra đời của Diêm Vương Tinh còn có những thuyết khác, ví dụ có người cho rằng Diêm Vương Tinh là một vệ tinh của Hải Vương Tinh, còn vệ tinh thứ nhất của Hải Vương Tinh là một ngôi thiên thể trong nội bộ hệ Mặt Trời, hình dạng lớp vỏ nham thạch của nó giống với các tiểu hành tinh. Nó va chạm với một tiểu hành tinh khác hình thành nên quỹ đạo có tâm sai rất lớn nên chạy vào hệ thống Hải Vương Tinh, thúc đẩy Diêm Vương Tinh từ trong hệ thống Hải Vương Tinh ra khỏi, còn bản thân nó biến thành vệ tinh bay ngược lại. Vệ tinh của Diêm Vương Tinh cũng trong sự kiện đó mà bắn ra khỏi bản thân Diêm Vương Tinh.
Mặc dù Diêm Vương Tinh trong quá khứ có phải là vệ tinh của Hải Vương Tinh hay không thì hiện nay nó vẫn đang quay quanh Mặt Trời, điều đó khẳng định nó là một hành tinh. Vì khối lượng của nó nhỏ hơn rất nhiều so với các đại hành tinh khác, có những nhà thiên văn muốn quy nó về tiểu hành tinh, nhưng đường kính của sao Cốc thần là tiểu hành tinh lớn nhất vẫn chưa đến 1000 km cho nên còn nhỏ hơn rất nhiều so với Diêm Vương Tinh, do đó đa số các nhà thiên văn vẫn thừa nhận Diêm Vương Tinh nên quy về đại hành tinh của hệ Mặt Trời.