New Horizons的一個主要科學目標是製作冥王星和Charon的地圖，揭示我們根本無法從地球上看到的細節。事實上，即使在地面和太空中使用最好的望遠鏡和技術，冥王星及其衛星看起來像天空中的微小光點，幾乎沒有任何可見的細節。以下是冥王星系統的地基和空基望遠鏡圖像的樣本。
從凱克望遠鏡觀察到的紅外冥王星和卡戎，請注意，顏色並不表示冥王星和卡戎的顏色，而是指示光的亮度（與輪廓在地形圖上顯示高度的方式相同）。而且因為來自冥王星和卡戎的光被望遠鏡上方的地球大氣散射，冥王星和卡戎的圖像也模糊不清 - 它們的實際尺寸遠小於它們在這張圖像中出現的尺寸。斯巴魯望遠鏡觀察紅外冥王星和卡戎
它的8.3米主鏡的質量和夏威夷莫納克亞上方大氣的穩定性使斯巴魯望遠鏡能夠使用其冷卻紅外光譜儀/相機提供清晰分離的冥王星和卡戎圖像。該圖像是1999年6月9日通過紅外濾光片拍攝的3次2秒曝光產生的。哈勃太空望遠鏡的冥王星地圖。
這是冥王星的第一張基於圖像的表面地圖。這張地圖是由圖像處理軟體從哈勃太空望遠鏡拍攝的冥王星盤的單獨藍光圖像中組裝而成。當冥王星在1994年6月下旬和7月初旋轉時，哈勃望像幾乎整個表面成像。該地圖覆蓋了地球表面的85％，證實了冥王星有一條黑暗的赤道帶和明亮的極地帽。冥王星是一個異常複雜的物體，與地球以外的任何行星相比具有更大的對比度。冥王星本身可能顯示出比這裡所示的更明顯的對比度以及明暗區域之間更清晰的邊界，但是哈勃的解析度（就像火星的早期望遠鏡視圖一樣）往往會模糊邊緣並混合坐在較大區域內的小特徵。
頂部的兩張較小的插圖是哈勃的實際圖像。北起了。每個方形像素（像素）的距離超過100英裡。在這個解析度下，哈勃能夠識別出大約12個主要的「區域」，其中表面是明亮的還是黑暗的。較大的圖像（底部）來自通過對哈勃數據執行的計算機圖像處理構建的全局地圖。在這兩個視圖中可以看到冥王星的對半球。冥王星表面的一些變化可能是由地形特徵如盆地或新鮮撞擊坑引起的。冥王星的假彩色地圖。
這個圖像是通過組合冥王星的地圖構建的，通過選擇藍色和綠色光的濾鏡。然後增加顏色（飽和度）以使它們更加可見（並且不太逼真）。只有盤的中心有顏色信息，因此圓周的灰度。冥王星和卡戎的地圖。
比冥王星小的卡戎更難以成像。Marc Buie（當時的洛厄爾天文臺）在Charon冥王星面對冥王星的相互事件中構建了這個明暗區域的地圖。月朔：Nix，Hydra，Kerberos，Styx。2012年7月，使用美國宇航局哈勃太空望遠鏡的天文學家報告發現了另一顆繞冥王星運行的月球 - 使冥王星周圍的衛星數量達到五顆。對月球的估計是6到15英裡，並且在一個58,000英裡直徑的圓形軌道上，假定與冥王星系統中的其他衛星共面。這些觀察結果是為了幫助科學家計劃2015年7月由美國宇航局的新視野號太空飛行器飛越冥王星。哈勃太空望遠鏡中冥王星的彩色圖。
這是迄今為止最詳細的冥王星表面視圖，它是從2002年至2003年拍攝的多張美國宇航局哈勃太空望遠鏡拍攝的照片構建的。哈勃望遠鏡看不到隕石坑或山脈，如果存在的話在表面上，但哈勃望遠鏡展現了一個複雜的，多樣化的世界，白色，深橙色和炭黑色的地形。整體顏色被認為是來自遠處太陽的紫外線輻射破壞了冥王星表面存在的甲烷，留下了深色，糖蜜色，富含碳的殘留物。
中心盤（180度）有一個神秘的亮點，異常豐富的一氧化碳霜。當美國宇航局的「新地平線」探測器於2015年飛越冥王星時，將以最高的細節拍攝該地區。哈勃圖像寬幾個像素。但是通過一種稱為抖動的技術，可以通過計算機圖像處理來組合多個略微偏移的圖像，以合成比單次曝光中看到的更高解析度的視圖。這一系列的照片花了四年時間和20臺計算機連續同時運行完成。