Масса аппарата — 478 кг, включая около 80 кг топлива. Размеры — 2,2×2,7×3,2 метра. Для запуска использовалась американская ракета-носитель «Атлас-5» в конфигурации «551», что было обусловлено необходимостью значительного ускорения аппарата и является наиболее тяжёлым вариантом этой ракеты из использованных на 2012 год.

На самом аппарате установлены следующие приборы:

• ультрафиолетовый спектрометр Alice, который будет изучать состав атмосферы и структуру поверхности Плутона.  Аналогичный прибор был подготовлен для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;


• обзорная фотокамера Ralph, работающая в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн;


• камера LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан для детальной съёмки и съёмки с большого расстояния, разработанная в APL;


• измеритель параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto). С его помощью планируется определить, есть ли у Плутона магнитосфера, а также установить скорость утечки его атмосферы;


• спектрометр энергетических частиц EPSSI (Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) для поиска нейтральных атомов, покидающих атмосферу Плутона и превращающихся в заряженные частицы при взаимодействии с солнечным ветром;


• детектор пыли SDC (Student Dust Counter) для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой плёнкой, соединённое кабелем с блоком электроники;


• радиоспектрометр REX (англ. Radio EXperiment), интегрированный с основной антенной зонда (с его помощью планируется исследовать структуру атмосферы Плутона, тепловые свойства его поверхности и измерять массу Плутона, Харона и ещё не выбранных объектов пояса Койпера).

Также в аппарате имеется система связи с Землёй, состоящая из передающих антенн и множества усилителей сигнала. Система связи имеет избыточную конструкцию — большинство ключевых устройств в системе связи продублировано, и в случае выхода из строя основных устройств их работу примут на себя запасные. Система позволит передавать данные на Землю со скоростью 38 кбит/с (4,75 кбайт/с) в районе Юпитера — скорость, сравнимая со скоростью устаревшего модема. По достижении Плутона аппарат сможет передавать данные со скоростью 768 бит/с (96 байт в секунду; 1 мегабайт будет передаваться примерно 3 часа). Это крайне маленькая скорость, но она позволит передать на Землю ценные научные данные и даже высококачественные фотографии.

Траектория полёта аппарата «Новые горизонты» (синяя линия)
после пролёта Плутона (жёлтая точка в красном квадрате)
относительно известных объектов в поясе Койпера (зелёные точки)
и других объектов

Осуществление полёта неоднократно откладывалось из-за недостатка финансирования, а также задержек с изготовлением плутониевого термоэлектрического генератора, использующего 11 килограммов изотопа плутония-238. Мощность во время пролёта Плутона — 174 Вт (предположительно), что гораздо меньше мощности РИТЭГ «Вояджеров» (470 Вт на старте, 290 Вт в 2006 году). Этим объясняется меньшая длительность миссии, которую планируется завершить в 2020-х годах, когда аппарат пройдёт 50—55 а. е.