Charon được phát hiện vào ngày 22/6/1978 bởi nhà thiên văn học James Christy khi đang nghiên cứu một bức hình phóng to của Pluto được chụp 2 tháng trước. Christy để ý thấy một đốm tối nhạt xuất hiện có chu kì. Phát hiện này được Christy thông báo vào ngày 7/7/1978. Sau đó, phát hiện này được khẳng định lại nhờ một số bức ảnh chụp vào 29/4/1965.

Những quan sát tiếp theo đã chỉ ra rằng đốm đen nói trên thuộc về một vệ tinh có kích cỡ nhỏ hơn. Chu kì của nó bằng với chu kì quay của Pluto, đã được xác định từ trước nhờ phổ ánh sáng của Pluto. Quỹ đạo kiểu như trên thuộc về kiểu quỹ đạo đồng thời.

Mọi nghi vấn về sự tồn tại của Charon đã được xóa bỏ khi trong 5 năm từ năm 1985 đến năm 1990, Trái Đất, Pluto và Charon ở trên cùng một mặt phẳng. Hiện tượng này đã khiến chúng ta quan sát được rất nhiều lần Charon đi qua bề mặt của Pluto. Trong chu kì quay quanh mặt trời kéo dài 248 năm của Pluto, hiện tượng này chỉ xảy ra 2 lần. Vì thế quan sát được hiện tượng này chỉ sau khi phát hiện ra Charon một thời gian ngắn là một sự kiện rất đáng quý trong thiên văn học.

Vào những năm 90 của thế kỉ 20, nhờ sự trợ giúp của kính thiên văn Hubble, chúng ta đã quan sát được Pluto và Charon với hình ảnh của 2 thiên thể riêng biệt. Ngày nay chúng ta cũng làm được điều đó với các hệ kính viễn vọng tự điều chỉnh trên mặt đất.