Trong thập niên 1840, sử dụng cơ học Newton, Urbain Le Verrier đã dự đoán vị trí của Sao Hải Vương khi ấy vẫn chưa được khám phá sau khi phân tích những nhiễu loạn trong quỹ đạo của Sao Thiên Vương.[28] Giả thiết rằng những sự nhiễu loạn bị gây ra bởi lực hút hấp dẫn của hành tinh khác, Le Verrier đã gửi những tính toán của mình cho nhà thiên văn học Đức Johann Gottfried Galle. Ngày 23 tháng 9 năm 1846, buổi tối sau khi nhận được bức thư, Galle và sinh viên của mình Heinrich d'Arrest đã tìm thấy Sao Hải Vương ở chính xác nơi Le Verrier đã dự đoán.[29] Những quan sát Sao Hải Vương ở cuối thế kỷ 19 đã khiến các nhà thiên văn học phải cho rằng quỹ đạo của Sao Thiên Vương đang bị nhiễu loạn bởi một hành tinh khác nữa ngoài Sao Hải Vương. Năm 1906, Percival Lowell, một người Boston giàu có từng thành lập Đài quan sát Lowell tại Flagstaff, Arizona năm 1894, đã khởi động một dự án lớn để tìm kiếm một hành tinh có thể có thứ 9, hành tinh mà ông gọi tên là "Hành tinh X".[30] Tới năm 1909, Lowell và William H. Pickering đã đề xuất nhiều tọa độ có thể của một hành tinh như vậy.[31] Lowell và đài quan sát của mình đã tìm kiếm từ năm 1905 tới khi ông qua đời năm 1916, nhưng không hề có kết quả.[31][32]

Việc tìm kiếm Hành tinh X của đài thiên văn mãi tới năm 1929,[33] mới được bắt đầu trở lại khi ông giám đốc Vesto Melvin Slipher giao vai trò định vị Hành tinh X cho Clyde Tombaugh, một chàng trai xuất thân nông dân 22 tuổi đến từ Kansas, người mới chỉ tới Đài quan sát Lowell sau khi Slipher cảm thấy ấn tượng bởi một mẫu các bản vẽ thiên văn học của anh.[33]

Nhiệm vụ của Tombaugh là vẽ hình một cách có hệ thống bầu trời đêm bằng những bức ảnh đúp được chụp từ hai tuần trước đó, sau đó xem xét các cặp và xác định xem có bất kỳ một vật thể nào thay đổi vị trí hay không. Sử dụng một máy được gọi là máy so sánh ánh sáng nhấp nháy, anh nhanh chóng di chuyển tới lui các quang cảnh của mỗi đĩa, để tạo ra sự phản chiếu di động của bất kỳ vật thể nào đã thay đổi vị trí hay xuất hiện giữa các bức ảnh. Ngày 18 tháng 2 năm 1930, sau gần một năm tìm kiếm, Tombaugh đã phát hiện một vật thể có thể di động trên những đĩa ảnh được chụp ngày 23 tháng 1 và 29 tháng 1 năm ấy. Một bức ảnh chất lượng kém hơn được chụp ngày 20 tháng 1 đã giúp anh xác nhận sự chuyển động. Sau khi đài quan sát có được những bức ảnh xác nhận thêm nữa, tin tức về khám phá được gửi tới Đài quan sát Đại học Harvard ngày 13 tháng 3 năm 1930. Vật thể mới sau này đã được thấy trong những bức ảnh được chụp từ ngày 19 tháng 3 năm 1915.[31]

Đặt tên

Quyền đặt tên cho vật thể mới phát hiện thuộc về Đài quan sát Lowell.[34] Tombaugh đã hối thúc Slipher đề nghị một cái tên cho vật thể này trước khi có người khác làm điều đó.[34] Những đề xuất được gửi về ồ ạt từ khắp nơi trên thế giới. Constance Lowell đề nghị tên Zeus, sau đó là Lowell, và cuối cùng là họ của bà. Tất cả đề nghị này đều không được chấp nhận.[35]

Cái tên Pluto lần đầu được Venetia Burney (sau này là Venetia Phair), một cô học trò 11 tuổi tại Oxford, Anh Quốc đề xuất.[36] Venetia yêu tích thần thoại cổ điển cũng như thiên văn học, và coi cái tên này, một trong những tên khác của Hades, vị thần trông coi Âm phủ của người Hy Lạp, là thích hợp cho một hành tinh được cho là tối và lạnh như vậy. Cô bé đã nói ra ý kiến đó trong một cuộc thảo luận với người ông Falconer Madan, một cựu thủ thư tại Thư viện Bodleian thuộc Đại học Oxford. Madan đã gửi cái tên này cho Giáo sư Herbert Hall Turner, và ông này lại đánh điện báo cái tên đó cho các đồng nghiệp ở châu Mỹ.[37]

Vật thể được chính thức đặt tên ngày 24 tháng 3 năm 1930.[38][39] Mỗi thành viên của Đài quan sát Lowell được cho phép bỏ phiếu chọn trong danh sách chỉ gồm ba cái tên: "Minerva" (tên đã được đặt cho một tiểu hành tinh), "Cronus" (vốn không được coi trọng bởi nó được đề xuất từ một nhà thiên văn vô danh tên là Thomas Jefferson Jackson See), và Pluto. Pluto nhận được số phiếu tối đa.[40] Cái tên này được công bố ngày 1 tháng 5 năm 1930.[36] Ngay sau khi công bố, Madan đã cho Venetia năm pound làm tiền thưởng.[36]

Cái tên Pluto được dự định gợi nhớ tới những chữ cái đầu trong tên của nhà thiên văn học Percival Lowell, chữ viết lồng P-L cũng là biểu tượng thiên văn học của Pluto ().[41]Biểu tượng thiên văn học của Sao Diêm Vương giống với biểu tượng của Sao Hải Vương (), nhưng có một vòng tròn thay thế cho cái chĩa đinh ba ở giữa ().

Tại Nhật Bản năm 1930, ngay sau khi hành tinh này được phát hiện, trên "Khoa học hoạ báo" (Nhật văn: 科学画報), Nojiri Hōei (野尻抱影) đã đề nghị dịch tên gọi của hành tinh này sang tiếng Nhật là Minh vương tinh [chữ Hán: 冥王星, đọc theo âm âm độc là "めいおうせい" (Meiō sei)]. Minh vương (冥王) là tục xưng của Diêm Ma La Già (閻魔羅闍), theo Phật giáo là chúa tể của địa ngục. Đài Thiên văn Kyōto đã sử dụng tên gọi này nhưng Đài Thiên văn Tōkyō (nay là Đài Thiên văn quốc lập) tiếp tục dùng tên gọi "プルートー" (Purūtō, dịch âm từ tiếng Anh "Pluto") cho đến năm 1943. Trung Quốc từ năm 1933 cũng gọi hành tinh này là "Minh vương tinh". Tên gọi Minh vương tinh còn được dùng trong tiếng Triều Tiên [đọc theo âm Hán tự Triều Tiên là "명왕성" (Myeongwangseong)] và tiếng Mông Cổ.

Do chữ "minh" 冥 có nghĩa là "u ám, tối tăm" đồng âm với chữ "minh" 明 có nghĩa là "sáng" và "minh vương" 冥王 đồng âm với "minh vương" 明王 có nghĩa là "vị vua sáng suốt" nên người Việt Nam tránh gọi Diêm Ma La Già là Minh vương mà thường gọi tắt là Diêm vương (閻王). Minh vương tinh cũng theo đó mà được từ sách báo Trung Quốc sang tiếng Việt là Diêm vương tinh (閻王星) hoặc sao Diêm vương.

Nhiều ngôn ngữ phi Âu sử dụng cách chuyển tự "Pluto" bằng cái tên của họ cho vật thể này.

Từ năm 2006, Hiệp hội Thiên văn học Quốc tế (IAU) đã quyết định loại sao Diêm Vương ra khỏi danh sách các hành tinh trong hệ mặt trời. Như vậy, sao Hải Vương đã trở thành hành tinh có vòng quay xa mặt trời nhất. Và sao Diêm Vương đã trở thành hành tinh lùn thứ hai trong hệ mặt trời.

Cái chết của Hành tinh X

Ngay khi được tìm thấy, ánh sáng mờ nhạt và sự thiếu vắng một đĩa phân giải được đã khiến mọi người nghi ngờ Sao Diêm Vương có thể là Hành tinh X của Lowell. Trong suốt thế kỷ 20, những ước tính về khối lượng Sao Diêm Vương liên tục bị điều chỉnh theo hướng giảm xuống. Năm 1978, sự khám phá vệ tinh Charon của Sao Diêm Vương lần đầu tiên đã cho phép đo đạc khối lượng của nó. Khối lượng này bằng khoảng 2% khối lượng Trái Đất, quá nhỏ để gây ra sự không nhất quán trong quỹ đạo của Sao Thiên Vương. Những nghiên cứu sau đó về một Hành tinh X khác, đáng chú ý nhất là của Robert Harrington,[42] đều không thành công. Năm 1993, Myles Standish đã sử dụng dữ liệu từ chuyến bay ngang Sao Hải Vương của Voyager 2, xác định lại tổng khối lượng hành tinh này giảm 0,5%, để tính toán lại ảnh hưởng trọng lực lên Sao Thiên Vương. Với những con số mới, sự không nhất quán, sự cần thiết của Hành tinh X đã bị bãi bỏ.[43] Ngày nay đa số nhà thiên văn học thống nhất rằng Hành tinh X, như Lowell định nghĩa nó, không tồn tại.[44] Lowell đã đưa ra dự đoán vị trí Hành tinh X năm 1915 hơi gần hơn vị trí thực của Sao Diêm Vương ở thời điểm đó; tuy nhiên, Ernest W. Brown đã kết luận gần như ngay lập tức rằng đó là một sự trung khớp, một quan điểm vẫn được duy trì đến ngày nay.[45]