由于冥王星距离太阳和地球十分遥远，探测冥王星的飞船需要飞行数十亿千米的距离，又要克服寒冷而阴暗的环境，探测难度很大。因此，探测冥王星的计划曾经数次提出，一波三折，在新视野号之前一直没有飞船近距离探测过冥王星。
20世纪90年代末，NASA曾制定了一个名为“冥王星-柯伊伯快车”探测计划，原计划2004年12月18日发射，主要目的是探测冥王星、卡戎以及其他柯伊伯带天体。由于研制经费超支等原因，NASA宣布取消该计划。
消息一公布，立即遭到很多天文学家的强烈抗议。他们四处游说，希望再次启动冥王星探测计划。美国行星学会甚至发动了“拯救冥王星计划”的运动。最后，NASA的官员们终于被说服，于2000年12月20日宣布重新论证冥王星计划。他们拒绝采用原先提出的探测方案，改而向全球公开征集新的探测方案。这也是NASA历史上首次向全球公开征集太空计划方案。
NASA对新方案提出了两项苛刻的要求：一是要求在2015年前抵达冥王星，二是经费必须低于5亿美元。这是因为冥王星的轨道为椭圆形，绕日运行的周期长达248年，2015年时正好是探测冥王星的绝佳时机。一旦错过，这种快速抵达冥王星的机会只有百年之后才有了。而且想必官员们认为，为一个太空探测计划等15年，已经是公众耐心的极限了。
从宣布重新论证到最迟的发射时间，留给科学家们只有4～5年时间。2004～2006年是发射冥王星探测器的最后机会。为了争分夺秒地研制探测器，NASA留给新的冥王星计划的方案设计时间只有3个月，截止到2001年3月19日。最终，由西南研究院和霍普金斯大学应用物理实验室联合团队的设计方案脱颖而出，在诸多方案中最终获胜，总预算为4.88亿美元。新方案能发回比原来的“冥王星-柯伊伯快车”计划多10倍的观测数据。如果赶在2006年2月以前发射，可以确保在2015年夏天抵达冥王星。2001年12月，NASA宣布重启冥王星计划，探测器名为“新视野号”。
“新视野号”原定美东时间2006年1月17日13时24分在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地第41发射台发射，但因地面强风和负责该项目的约翰霍普金斯大学应用物理实验室的控制中心突然停电的原因，两度推迟升空。至1月19日14时，卡纳维拉尔角上空云层逐渐散去，气候条件适合发射，“新视野号”比原定时间推迟半小时后发射升空。45分钟后三级火箭脱离，“新视野号”脱离地球引力，朝木星飞去。