Sao chổi, hoặc tiền thân của chúng, được hình thành trong bên ngoài Hệ Mặt Trời, có thể hàng triệu năm trước khi hình thành hành tinh.[10] Cách sao chổi được hình thành như thế nào và việc này diễn ra khi nào còn đang được tranh luận, với những mô hình riêng biệt cho sự hình thành hệ thống năng lượng, động lực học và địa chất học của Hệ Mặt Trời. Mô phỏng máy tính ba chiều cho thấy các đặc điểm cấu trúc quan trọng được quan sát trên hạt nhân sao chổi có thể được giải thích bằng sự tích lũy vận tốc thấp theo cặp của các vi thể sao chổi yếu.[11][12] Cơ chế hình thành sao chổi đang chiếm ưu thế hiện nay là giả thuyết nebular, trong đó nói rằng sao chổi có lẽ là một phần còn lại của các "khối xây dựng" vi thể hành tinh ban đầu mà từ đó các hành tinh được hình thành.[13][14][15]

Các nhà thiên văn học cho rằng sao chổi bắt nguồn từ cả đám mây Oort và đĩa phân tán.[16]