A New Horizons küldetés a NASA New Frontiers programjának első eleme, az űrszondát 2006 január 19-én lőtték fel. A program második küldetése a Jupiterhez vezet: 2011 augusztus 5-én indult el oda a Juno űrszonda. 2011 májusában pedig egy aszteroidához indítottak el űrszondát a program keretében, ami 2023-ban onnan származó mintával tér majd vissza.
A New Horizons indulásakor még a Naprendszer legtávolabbi bolygójához készült, de hét hónap múlva a Plutót lefokozták törpebolygóvá. Ez azonban a küldetés további sorsát nem befolyásolta, így 2007 elejére meg is érkezett a Jupiterhez,
ahol gravitációs hintamanőverrel 14 ezer km/óráról 83 ezer km/órára gyorsult, ami lényegesen lerövidítette a Plutóig tartó utazás idejét. Itt felvételeket készített az óriásbolygóról és holdjairól. A Jupiternél nyílt lehetőség a műszerek első éles próbájára, valamint a kommunikáció tesztelésére is. A Jupiter közelében utoljára 1990-ben járt a Galileo űrszonda. A New Horizons jobb képeket tudott készíteni a Jupiter atmoszférájáról, a Kis Vörös Foltról, valamint a Jupiter gyűrűrendszeréről is adott új információkat. Holdakról is készített felvételeket, de azok nem voltak túl előnyös helyzetben. Megfigyelte viszont az Io Tvashtar nevű vulkánjának 330 km magas kitörését. Rengeteg tudományos adat begyűjtése után a gravitációs manővertől felgyorsulva egyenesen a Pluto felé folytatta útját. A hosszú, 2007-től 2015-ig tartó út során leginkább hibernált állapotban volt, a nem létfontosságú műszerek lekapcsolásával, de minden évben nagyjából két hónapra feléledt a műszerek kalibrálása és ellenőrzése miatt.
2008 júniusában keresztezte a Szaturnusz, 2011 márciusában pedig az Uránusz pályáját. A Neptunusz pályáját csak 2014 augusztusára érte el, ahol le is fényképezte az akkor tőle csaknem 4 milliárd kilométerre lévő bolygót és Triton holdját. Az utolsó hibernációs időszak ekkor kezdődött és 2014 december 6-án ér véget, amikor is a tesztek után 2015 elején elkezdődhet a Pluto vizsgálata.
Előtte azonban még megvizsgálja a 2011 májusában felfedezett VNH0004 nevű aszteroidát, ami már a Kuiper-övhöz tartozik. Ekkor 75 millió km-re lesz az aszteroida az űrszondától. Februártól aztán valóban a Plutóra koncentrálhatunk. Ahogy az űrszonda közeledik a törpebolygó felé, úgy kapunk majd egyre jobb képeket. 2015. májusától ezek már jobbak lesznek a Hubble űrtávcső által készítetteknél (bal oldali kép). A New Horizons 2015 július 14-én kerül legközelebb a Plutóhoz, mindössze 13 695 km-re. Ezzel fontos felfedezéseket teszük a Pluto rendszerről, hatalmas mennyiségű olyan tudományos adat birtokába jutunk, amiket a Földről nem lehetett megszerezni. Az egykori 9. bolygó, jelenleg legismertebb törpebolygó, a Kuiper-öv illusztris képviselője többé nem csupán homályos folt lesz a csillagászatban.
2016-tól a New Horizons valószínűleg tovább kutatja a Kuiper-öv objektumait több éven keresztül. 2038 körül pedig eléri a helioszféra határát és elhagyja Naprendszerünket.
A legfontosabb célok közé tartozik természetesen a Pluto és a Charon geológiájának és morfológiájának a megismerése, térképük elkészítése, valamint atmoszférájuk megismerése. Fontos cél még megismerni a Pluto felszínének és atmoszférájának időbeli változásait, sztereó kép készítése, a Pluto és Charon fény-árnyék határvonalainak minél részletesebb feltérképezése, kiválasztott területek kémiai összetételének megállapítása, a Pluto ionoszférájának a vizsgálata, kölcsönhatása a napszéllel, különféle elemek és vegyületek keresése az atmoszférában, a Charon atmoszférájának megismerése, a Pluto és Charon albedójának meghatározása, felszíni hőmérsékletük meghatározása, valamint a négy kisebb hold feltérképezése.
Kutatni fog az űrszonda még nagy energiájú részecskék után a Pluto és a Charon környezetében, pontosítani fogja az égitestek fizikai paramétereit (átmérő, tömeg, pálya), valamint ha vannak, felfedez további holdakat és ha létezik, a gyűrűrendszert is.
