冥王星的成份还不知道,但它的密度（大约2克/立方厘米）表示：冥王星可能像海卫一样是由70％岩石和30％冰水混合而成的.地表上光亮的部分可能覆盖着一冥王星些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分的组成还不知道但可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应.有关冥王星的大气层的情况知道得还很少,但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成.大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕.冥王星的大气层可能只有在冥王星靠近近日点时才是气体；在其余的冥王星的年份中,大气层的气体凝结成固体.靠近近日点时一部分的大气可能散逸到宇宙中去,甚至可能被吸引到冥卫一上去.
冥王星的表面温度很低,因而它上面绝大多数物质只能是固态或液态,即其冰幔特别厚,只有氢、氦、氖可能保持气态,如果上面有大气的话也只能由这三种元素组成.