2015年1月4日，冥王星的远距离遭遇行动开始。在这一天，使用机载LORRI成像仪和拉尔夫望远镜拍摄的目标图像只有几个像素宽。调查人员开始拍摄冥王星图像和背景星域图像，以协助任务导航员设计航向校正发动机机动，以精确修改新视野号的轨迹以瞄准进近。
新视野号太空探测器
2015年2月12日，NASA发布了来自接近探测器的冥王星新图像（拍摄时间为1月25日至31日）。新视野在开始拍摄照片时距离冥王星超过2.03亿公里（126,000,000英里），其中显示了冥王星及其最大的卫星卡戎。曝光时间太短，无法看到冥王星更小、更暗的卫星。调查人员编制了一系列从2015年1月27日到2月8日拍摄的卫星Nix和Hydra图像，从2.01亿公里（125,000,000英里）的范围开始。
冥王星和卡戎在中心显示为一个曝光过度的物体。右侧图像已被处理以去除背景星场。在4月25日拍摄的照片上看到了另外两个甚至更小的卫星，Kerberos和Styx。从5月11日开始，进行了危险搜索，寻找可能对航天器构成危险的未知物体，例如环或hithero未发现的卫星，然后可以通过改变航向来避免。没有发现环或额外的卫星。
2005 年，肯尼迪航天中心工厂内的新视野号
2012年8月21日，团队宣布他们将花费任务时间尝试对柯伊伯带天体进行远程观测，该天体临时命名为VNH0004（现命名为2011KW48），当时该物体距离新视野75千兆米（0.50AU）。
该物体距离太远，无法解析表面特征或进行光谱分析，但它能够进行地球无法进行的观测，即相位曲线和寻找小卫星。计划在2015年6月观察第二个物体，在飞越后的9月观察第三个物体；该团队希望在2018年之前观察到十几个这样的物体。2015年4月15日，冥王星的图像显示可能存在极冠。
SWAP——冥王星周围的太阳风
2015年7月4日，新视野号出现软件异常并进入安全模式，导致航天器无法进行科学观测，直到工程师能够解决问题。7月5日，美国宇航局宣布，该问题被确定为用于准备航天器飞越的命令序列中的时间缺陷，航天器将于7月7日恢复预定的科学操作。科学观察因异常而丢失的任务被判定对任务的主要目标没有影响，对其他目标的影响最小。
计时缺陷包括同时执行两项任务——压缩先前获取的数据以释放空间以获取更多数据，以及制作进近命令序列的第二份副本——这些任务共同使航天器的主计算机超载。检测到过载后，航天器按设计运行：从主计算机切换到备用计算机，进入安全模式，并向地球发出求救信号。求救信号于7月4日下午收到，并提醒工程师他们需要联系航天器以获取更多信息并解决问题。解决方案是，该问题是作为进近准备工作的一部分发生的，并且预计不会再次发生，因为在接下来的遭遇中没有计划类似的任务。
2015 年 7 月 11 日观察到的冥王星对面的冥卫一（半球）
新视野号宇宙飞船最接近冥王星的时间是2015年7月14日11:49UTC，距离冥王星地表12,472公里（7,750英里），距离冥王星中心13,658公里（8,487英里）.2015年7月15日，UTC时间00:52:37，在由于航天器被指向而计划的无线电静默22小时后，地球上收到了确认成功飞越和健康航天器的遥测数据朝向冥王星系统。任务管理人员估计，在飞越期间，碎片可能会破坏探测器或其通信系统，从而阻止其向地球发送数据的可能性为万分之一。第二天收到了第一次遭遇的详细信息，但通过2kbps数据下行链路下载完整数据集仅用了15个多月，数据分析一直持续到2021年。
新视野号于2015年7月13日看到的冥王星“相遇半球”
新视野号在距离冥王星12,500公里（7,800英里）的范围内经过，最接近的时间是2015年7月14日11:50UTC。新视野在最接近的地方的相对速度为13.78km/s（49,600km/h;30,800mph），最接近Charon28,800km（17,900mi）。从最接近的方法前3.2天开始，远程成像包括将冥王星和卡戎映射到40公里（25英里）的分辨率。这是冥王星-卡戎系统自转周期的一半，可以对两个天体的所有侧面进行成像。
推出新视野。发射台上的阿特拉斯五号火箭。
每天重复近距离成像两次，以寻找由局部降雪或地表冰火山活动引起的地表变化.由于冥王星的倾斜，北半球的一部分将始终处于阴影中。在飞越期间，如果最近距离约为12,500公里，工程师预计LORRI能够获得分辨率高达每像素50m(160ft/px)的精选图像，并且预计MVIC将获得四色全球日间地图1.6公里（1英里）分辨率。LORRI和MVIC试图重叠各自的覆盖区域以形成立体声对。LEISA获得了全球7公里/像素（4.3英里/像素）和选定区域0.6公里/像素（0.37英里/像素）的高光谱近红外图。
从卡纳维拉尔角升空
与此同时，爱丽丝通过大气分子的排放（气辉）和背景恒星在经过冥王星后变暗（掩星）来表征大气。在最接近方法期间和之后，SWAP和PEPSSI对高层大气及其对太阳风的影响进行了采样。VBSDC搜索尘埃，推断流星体碰撞率和任何不可见的环。REX进行有源和无源无线电科学。地球上的通讯盘测量了无线电掩星的消失和再现探测器在冥王星后面飞过时发出信号。结果解决了冥王星的直径（通过它们的时间）和大气密度和成分（通过它们的弱化和加强模式）。（爱丽丝可以执行类似的掩星，使用阳光而不是无线电信标。）
该任务由应用物理实验室和艾伦·斯特恩领导，最终成为第一个前往冥王星的任务
以前的任务让航天器通过大气层传输到地球（“下行链路”）。冥王星的质量和质量分布是通过宇宙飞船上的引力牵引来评估的。随着航天器加速和减速，无线电信号出现多普勒频移。通过与通信电子设备中的超稳振荡器进行比较来测量多普勒频移。卡戎反射的阳光允许对夜间进行一些成像观察。太阳的背光提供了突出任何环或大气雾霾的机会。REX对夜间进行了辐射测量。
艺术家对新视野与冥王星系统近距离接触的印象
