1978 entdeckte James Christy am 1,5 m-Reflektor des U.S. Naval Observatoriums in Washington, D.C. eine kleine Ausbuchtung am Plutoscheibchen: der Mond Charon war entdeckt. Charon hat einen Durchmesser von 1212 Kilometern und umkreist Pluto in einem mittleren Abstand von 19.600 Kilometern einmal in 6,4 Tagen. Beide Körper rotieren „gebunden“, d.h. sie wenden sich gegenseitig stets dieselbe Hemisphäre zu. Das Massenverhältnis Mond zu Planet ist mit 1:10 das größte im Sonnensystem gefundene, so dass man Pluto und Charon auch als einen „Doppel- Zwergplaneten“ ansehen kann. Der Massenschwerpunkt des Systems liegt 1200 Kilometer über der Oberfläche Plutos.

Die tektonisch verformte Äquatorregion auf Charon mit dem Grabenbruch Serenity Chasma. (© NASA/JHUAPL/SWRI)Die tektonisch verformte Äquatorregion auf Charon mit dem Grabenbruch Serenity Chasma. (© NASA/JHUAPL/SWRI)Mit Charons Entdeckung war man in der Lage, die Neigung der Rotationsachse Plutos verlässlicher zu bestimmen. Weil Pluto und Charon sich synchron um ihren gemeinsamen Schwerpunkt „drehen“, muss die Bahnebene Charons mit der Äquatorebene beider Körper zusammenfallen. Die Rotationsachse Plutos ist demzufolge um 122,5° gegen die Bahnebene geneigt. Nur Venus und Uranus weisen – mit 177° (Kopflage) bzw. 98° (Schräglage) – eine ähnlich ungewöhnliche Orientierung der Polachse auf.

Im Mai 2005 sind zwei weitere kleine Plutomonde – Nix und Hydra – entdeckt worden, die sich in der gleichen Bahnebene wie Charon bewegen. Das deutet darauf hin, dass die Monde nicht eingefangen wurden, sondern zusammen mit Charon entstanden sind, der das Ergebnis einer gigantischen Kollision zweier Objekte in Plutogröße vor vier Milliarden Jahren sein könnte. 2011 und 2012 wurden auf Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops mit Styx und Kerberos der vierte und fünfte Mond entdeckt. Mit geschätzten Größen von 10 bis 17 Kilometern sind sie die kleinsten Plutomonde.