O principal objetivo desta missão é caracterizar globalmente a
geologia e a
morfologia de Plutão e suas luas, além de mapear suas superfícies. Também vai procurar estudar a
atmosfera neutra de Plutão e sua
taxa de fuga. Outros objetivos secundários incluem o estudo das variações da superfície e da atmosfera de Plutão e de Caronte ao longo do tempo. Serão obtidas imagens de alta-definição de determinadas áreas dos dois corpos celestes, para caracterizar a sua atmosfera superior, a
ionosfera, as partículas energéticas do
meio ambiente e a sua interação com o
vento solar. Além disso, a sonda vai procurar pela existência de alguma
atmosfera em torno de Caronte e caracterizar a ação das partículas energéticas entre Plutão e Caronte. Também irá procurar por satélites ainda não descobertos e por possíveis anéis que envolvam o planeta-anão e seu satélite, antes de ser direcionado para o Cinturão de Kuiper e de lá para o
espaço interestelar.