Spektroskopiske analyser viser at overflaten er sammensatt av mer enn 98 % nitrogenis med spor av metan og karbonmonoksid. Siden av Pluto som vender mot Charon (nær 300° øst) inneholder mer metanis mens den motsatte siden (omkring 180° lengdegrad, hvor Tombaugh Regios vestlige del Sputnik Planitia befinner seg) inneholder mer nitrogenis og karbonmonoksidis. Fjellene består av vannis. Overflaten er svært variert, med store forskjeller både i lysstyrke og farge. Notable geografiske kjennetegn inkluderer Tombaugh Regio, eller «hjertet» (et større lyst område på siden som vender bort fra Charon), Cthulhu Macula eller «hvalen» (et større mørkt område på den etterfølgende halvkule), og «messingknokene» (en serie mørke områder ved ekvator på den ledende halvkule).