Overfladen og det indre af Pluto
New Horizons observerede kun den ene halvkugle af Pluto. Denne halvkugle er domineret af Tombaugh Regio, en hvid hjerteformet slette. Den vestlige halvdel af Tombaugh Regio er Sputnik Planitia, en glat slette af kvælstofis uden nedslagskratere. Manglen på kratere viser, at Sputnik Planitia er et meget ungt område og dermed, at Pluto sandsynligvis har en vis geologisk aktivitet. Tombaugh Regio er omgivet af mindre glatte områder, der indeholder nogle bjergkæder. Disse bjerge er lavet af vandis, som sandsynligvis flyder i den omgivende nitrogenis. Højere nordlige breddegrader er dækket af mørkere sletter. Vest for Tombaugh Regio ligger den mørkeste region på Pluto. Denne region, der oprindeligt fik tilnavnet “hvalen” på grund af sin form og senere blev døbt Cthulhu Regio, har en varieret topografi med sletter, ar, bjerge og kratere. Denne regions mørke farve stammer fra organiske forbindelser kaldet tholiner.
Plutos gennemsnitlige refleksionsevne, eller albedo, er 0,72 (dvs, den returnerer 55 procent af det lys, der rammer den), sammenlignet med 0,1 for Månen og 0,8 for Triton. Denne gennemsnitlige albedo omfatter dog et bredt spektrum af refleksionsevner, idet Cthulhu Regio har en refleksionsevne på 0,1 til 0,2 og Tombaugh Regio har en refleksionsevne fra 0,8 til 1.
De første grove infrarøde spektroskopiske målinger (se spektroskopi), der blev foretaget i 1976, afslørede tilstedeværelsen af fast metan på Plutos overflade. Ved hjælp af nye jordbaserede instrumenter, der var tilgængelige i begyndelsen af 1990’erne, opdagede observatørerne is af vand, kulilte og molekylært kvælstof. Selv om nitrogenets spektrale signatur i sig selv er meget svag, er det nu klart, at dette stof må være den dominerende bestanddel på overfladen. Metan er til stede både som pletter af ren metanis og som en frossen “opløsning” af metan i nitrogenisen.
Pluto har en massefylde på 1,85 gram pr. kubikcentimeter, og Charon har en massefylde på 1,7 gram pr. kubikcentimeter. Disse værdier tyder på, at begge legemer består af en betydelig del af materialer som silikatsten og organiske forbindelser, der er tættere end vandis (som har en massefylde på 1 gram pr. kubikcentimeter). Charons lavere massefylde kan skyldes, at den er mere porøs eller har en lavere fraktion af sten. Pluto har ligesom Jupiters og Saturns iskolde måner sandsynligvis en indre klippekerne, der er omgivet af en tyk kappe af vandis. Det frosne kvælstof, kulilte og metan, der er observeret på dens overflade, er i form af et relativt tyndt lag, der ligner vandlaget på Jordens overflade. Sputnik Planitia er et dybt bassin, som muligvis er dannet som følge af et nedslag. Den er placeret på Plutos tidevandsakse; det vil sige, at den ligger på den modsatte side af dværgplaneten i forhold til Charon. Sputnik Planitia’s placering kræver, at der er ekstra masse under den, og denne ekstra masse kan stamme fra et underjordisk hav over den stenede kerne og under vandisens kappe.