ดาวบริวารของดาวพลูโตมีทั้งหมด 5 ดวง ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 กิโลเมตร ได้แก่ แครอน สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบอรอส และไฮดรา โดย แครอนเป็นดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุด โคจรไปพร้อมกับการหมุนรอบตัวเองของดาวพลูโต และมีมวลมากพอที่จะทำให้ระบบดาวพลูโต–แครอน เป็นดาวเคราะห์แคระคู่
แครอน ดาวบริวารในและใหญ่สุดของดาวพลูโต ถูกค้นพบโดยเจมส์ คริสตี เมื่อวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2521 เกือบศตวรรษหลังจากที่ดาวพลูโตถูกค้นพบ การค้นพบครั้งนี้ได้นำไปสู่การประมาณขนาดของดาวพลูโตใหม่ ซึ่งเมื่อก่อนเคยสันนิษฐานว่ามวลที่สังเกตได้และแสงสะท้อนของระบบมาจากดาวพลูโตเพียงอย่างเดียว
ดาวบริวารอีกสองดวงถูกถ่ายภาพได้ โดยคณะนักสำรวจดาวพลูโตที่กำลังเตรียมการสำหรับภารกิจนิวฮอไรซันส์บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม พ.ศ. 2548 โดยดาวบริวารทั้งสองดวงได้รับชื่อชั่วคราวว่า S/2005 P1 และ S/2005 P2 ต่อมาสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลได้ตั้งชื่อดาวบริวารทั้งสองดวงอย่างเป็นทางการว่า นิกซ์ (หรือ พลูโต II) และไฮดรา (หรือ พลูโต III) ในวันที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2549เคอร์เบอรอส ดาวบริวารดวงที่สี่ถูกค้นพบเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2554 โดยถูกตรวจจับได้โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ขณะกำลังค้นหาวงแหวนของดาวพลูโต และดาวบริวารดวงสุดท้าย สติกซ์ ถูกค้นพบเมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 ระหว่างการสำรวจหาความอันตรายที่อาจเกิดกับยานนิวฮอไรซันส์
