Aufgrund ihres großen Abstandes zur Sonne, um die sie sich sehr langsam bewegen, bleiben die Kometen extrem kalt und können dadurch auch flüchtige Bestandteile in Form von Eis lange Zeit konservieren. Zudem erfahren sie kaum Veränderungen durch die Wirkung der Sonne und chemische Reaktionen.
Nahinfrarotaufnahme des Hubble Space Telescope des über eine Strecke von 1,1 Millionen Kilometer ausgedehnten „Zuges“ der 21 Bruchstücke des Kometen Shoemaker-Levy 9 wenige Wochen vor deren Einschlag im Juli 1994 in der Jupiteratmosphäre. Alle Fragmente haben eine Koma ausgebildet. (© NASA, ESA, and H. Weaver and E. Smith (STScI))
Kometen gelten deshalb als wichtige Zeitzeugen der frühen Entwicklung unseres Sonnensystems. Ihre Herkunft aus den sonnenfernen Regionen des Kuipergürtels und vor allem der Oortschen Wolke lässt vermuten, dass sie sich seit ihrer Entstehung nur wenig verändert haben. Geringfügige, durch Schwerkrafteinflüsse aus der Milchstraße oder durch vorbeiziehende Sterne verursachte Bahnstörungen können den einen oder anderen Kometen ins innere Sonnensystem lenken. Geraten sie dabei in die Nähe der Sonne, tauen die gefrorenen Bestandteile auf und strömen als Gas ins Weltall. Diesen Prozess, das Umwandeln von Eis in Gas, nennt man Sublimation. Dabei reißt das Gas Staubpartikel von der Kometenoberfläche mit, die das Sonnenlicht reflektieren und erst dann den Kometen, oder genauer gesagt seine Atmosphäre, die Koma, und schließlich seinen Schweif sichtbar werden lassen.
Durch diese sogenannte kometare Aktivität entsteht um den kleinen Kern zunächst eine neblig-diffuse Kometenatmosphäre von zehn- bis hunderttausend Kilometern Durchmesser – die Koma. Die Aktivität von Kometen wird von sublimierendem Wassereis, aber auch durch Kohlendioxideis getrieben und ist entsprechend der Sonneneinstrahlung stark richtungsabhängig und inhomogen. Wenn der Komet etwa die Marsbahn erreicht hat, werden die Staub- und Gasteilchen vom Druck des Sonnenwindes bzw. dessen auf die ionisierten Gase wirkenden elektromagnetischen Kräfte abgelenkt und bilden einen auffallend hellen, von der Sonne weg gerichteten Schweif aus. Dieser besteht aus zwei Teilen: zum einen dem leicht gekrümmten Staubschweif und zum anderen dem geraden Ionen- oder Plasmaschweif, der eine Länge von mehr als hundert Millionen, manchmal sogar bis zu dreihundert Millionen Kilometern haben kann. Das Phänomen des Kometenschweifs, das manchmal über Wochen und Monate auch von der Erde mit bloßem Auge beobachtet werden kann, macht das Erscheinen dieser Himmelskörper zu ganz besonderen Ereignissen.
Kometen haben nur einen geringen inneren Zusammenhalt. Mitunter zerfallen sie in mehrere Teile, insbesondere wenn sie der Sonne zu nahe kommen, und viele stürzen sogar in sie hinein. Der Zerfall eines Kometen hat zur Folge, dass sich seine Trümmer entlang seiner Bahn verteilen. Nähert sich die Erde dieser Trümmerwolke dringen die kleinen Staubpartikel als Meteore in die Erdatmosphäre ein, verglühen und sind als Sternschnuppen ein bekanntes Phänomen. Viele Meteorschauer wie die der Perseiden oder Leoniden lassen sich auf zerfallene Kometen oder Kometenausströmungen zurückführen.
Ein besonderes Ereignis war 1992 das Auseinanderbrechen des Kometen P/Shoemaker-Levy 9 (SL9) unter dem Einfluss der Gezeitenkräfte des Jupiters. Es entstanden 21 Fragmente zwischen 50 und 2000 Meter Größe, die sich auf einer mehrere Millionen Kilometer langen „Perlenkette“ in einer Umlaufbahn um den Jupiter anordneten. Schnell wurde klar, dass sich alle Bruchstücke auf einem spiralförmigen Kollisionskurs mit dem Planeten befanden. Im Juli 1994 fanden dann sukzessive die Zusammenstöße auf dem erdabgewandten Teil der Jupitersüdhalbkugel mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 Kilometer pro Sekunde (216.000 km/h) statt. Die Auswertung ergab, dass bei den Einschlägen das Energieäquivalent von insgesamt etwa 50 Millionen Atombomben freigesetzt wurde. In der Jupiteratmosphäre hinterließen die Einschläge Spuren größer als der Durchmesser der Erde, die noch lange mit Teleskopen zu beobachten waren.
Ihre Ursprünglichkeit verdanken die Kometen ihrer im Unterschied zu den Planeten geringen Schwerkraft, der niedrigen Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen und den niedrigen Stoßgeschwindigkeiten im äußeren Sonnensystem, sowie ihren tiefen Temperaturen. Daher sind gerade die Ergebnisse der Kometenforschung für Aussagen über die frühe Entwicklung des Sonnensystems bedeutend. Selbst Asteroiden waren deutlich höheren Temperaturen ausgesetzt und sind deshalb stärker verändert worden als Kometen. Von den Asteroiden unterscheiden sich die Kometen daher vor allem durch ihren höheren Gehalt an flüchtigen Molekülen wie Eis von Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und vielen anderen flüchtigen Stoffen. Jedoch sind die Unterschiede zwischen beiden Objektklassen nicht so groß wie früher gedacht. Sogar im Asteroidengürtel wurden Objekte mit geringer kometenähnlicher Aktivität entdeckt, den sogenannten aktiven Asteroiden. Es gibt aber auch gealterte Kometen, die ihre eisförmigen Bestandteile an der Oberfläche komplett sublimiert haben und daher keine Ausgasung mehr zeigen.