המשימות העיקריות הן לאפיין את הגאולוגיה והמורפולוגיה הגלובליות של פלוטו וכארון ולמפות את הרכבי פני השטח שלהם. משימות נוספות כוללות את חקר השונות של פני השטח והאטמוספירה של פלוטו, צילום ומיפוי אזורים על פלוטו וכארון ברזולוציה גבוהה, אפיון האטמוספירה העליונה והיונוספירה של פלוטו וסביבת החלקיקים הטעונים הנובעים ממנה; חיפוש אחר אטמוספירה סביב כארון, דיוק הידע המדעי הידוע באופן גס ביותר אודות פלוטו וכארון וחיפוש אחר ירחים נוספים.
הגשושית שוגרה ב־19 בינואר2006 בשעה 19:00 זמן אוניברסלי מתואם. ב־28 בפברואר2007 היא חלפה ליד כוכב הלכת צדק, ונעזרה בכוח המשיכה שלו ובטכניקת מקלעת כבידתית להאצה. היא הגיעה לקרבת צדק במהירות של 21 קילומטר לשנייה והתרחקה ממנו במהירות של 25 קילומטר לשנייה. האצה זו הביאה לחסכון של שלוש שנים בטיסה לפלוטו. הגשושית הגיעה לפלוטו ב־14 ביולי2015. היא חלפה ליד פלוטו במרחק של כ־12,600 ק"מ ובמהירות של 13.78 ק"מ לשנייה, וכרבע שעה לאחר מכן חלפה ליד כארון. הגשושית החלה לשדר נתונים והיא המשיכה בכך במשך השנה וחצי לאחר מכן.[1] לאחר מכן היא המשיכה בדרכה אל עבר 2014 MU69, אובייקט בחגורת קויפר, לידו היא חלפה ב־1 בינואר 2019.
ב־8 ביוני2008 חלפה הגשושית מעבר למסלולו של שבתאי ונמצאה במרחק של 9.69 יחידות אסטרונומיות מכדור הארץ ו־21.05 יחידות אסטרונומיות מפלוטו, אליו היא נעה במהירות של 18.06 ק"מ/שנייה.
ב־2 באפריל2009 הייתה הגשושית באמצע המסלול בין שבתאי לאורנוס במרחק של 12.77 יחידות אסטרונומיות מכדור הארץ ו־18.76 יחידות אסטרונומיות מפלוטו, אליו היא נעה במהירות של 17.06 ק"מ/שנייה.
ב־29 בדצמבר 2009 הייתה הגשושית באמצע הדרך לפלוטו, כלומר הייתה קרובה יותר לפלוטו מאשר לכדור הארץ.
ב־18 במרץ2011, חלפה הגשושית מעט מעבר למסלולו של אורנוס במרחק של 21.08 יחידות אסטרונומיות מהשמש. היא נעה במהירות של 15.64 ק"מ/שנייה או 3.3 יחידות אסטרונומיות לשנה. 2.87 שעות אורך לאות רדיו להגיע לגשושית מכדור הארץ.
ב־27 באפריל2014 הייתה הגשושית במרחק 3.53 יחידות אסטרונומיות (528,000,000 ק"מ) מפלוטו ו־28.81 יחידות אסטרונומיות מכדור הארץ. היא התקדמה במהירות של 14.76 ק"מ/שנייה ולאור השמש לקח ארבע שעות ושלוש דקות להגיע אליה. בהירות נראית השמש במיקומה 19.4-.
ב־18 בספטמבר 2016 הייתה ניו הורייזונס במרחק של 36.46 יחידות אסטרונומיות (5,467,542,765 ק"מ) מהשמש ו־3.42 יחידות אסטרונומיות (511,624,574 ק"מ) מפלוטו (מצידו הרחוק מאתנו). החללית נעה במהירות של 14.36 ק"מ לשנייה.
ב- 24 ביוני2024 הגשושית הייתה במרחק 58.3 יחידות אסטרונומיות (8.72 מיליארד ק"מ) מכדור הארץ ובמרחק 59.3 יחידות אסטרונומיות (8.87 מיליארד ק"מ) מהשמש.[3]
ציוני דרך
הירח – שמונה שעות ו־35 דקות לאחר השיגור חלפה הגשושית על פני מסלולו של הירח.
צדק – ב־28 בפברואר2007 בשעה 5:44 (לפי שעון גריניץ') חלפה הגשושית על פני מסלולו של כוכב הלכת צדק, שם נעזרה בכוח המשיכה שלו, במהלך שנקרא מקלעת כבידתית, כדי להאיץ את מהירותה.
שבתאי – ב־8 ביוני2008 חלפה הגשושית על פני מסלולו של כוכב הלכת שבתאי, ובכך הפכה לחללית המחקר הראשונה מאז וויאג'ר 2 שעברה את מסלולו של שבתאי.
אוראנוס – ב־18 במרץ2011 חלפה הגשושית על פני מסלולו של כוכב הלכת אורנוס, לא צולמו תמונות שלו כיוון שהיה אז מרוחק כ־3.9 מיליארד קילומטרים מהגשושית.
פלוטו – ב־14 ביולי2015 בשעה 11:49 UTC חלפה הגשושית על פני פלוטו במהירות של 13.78 ק"מ לשנייה ובמרחק של 13,695 ק"מ ממנו. הגשושית צילמה ומעבירה מידע למרכז הבקרה ב־16 החודשים שלאחר היעף היות שקצב השידור הוא רק 2 קילוביט לשנייה.
כארון – ב־14 ביולי 2015 בשעה 12:01 UTC חלפה הגשושית על פני כארון במהירות של 13.87 ק"מ לשנייה ובמרחק של 29,473 ק"מ.
צילום שני העצמים בדצמבר 2017
ב-5 בדצמבר2017 צילמה הגשושית שני עצמים בחגורת קויפר, 2012 HE85 ו־HZ84 2012, בהיותה מרוחקת 6.06 מיליארד ק"מ (כ-40.5 יחידות אסטרונומיות) מכדור הארץ. בכך שברה את שיא הצילום המרוחק ביותר, רחוק יותר אפילו מנקודה כחולה חיוורת שצילמה הגשושית וויאג'ר 1 בשנת 1990.[4]
ב־1 בינואר2019 בשעה 12:33 בלילה שעון החוף המזרחי, חלפה על פני גוף בחגורת קויפר בקוטר של כ־30–45 קילומטר שמספרו הקטלוגי 2014 MU69 וכינויו "אולטימה תולה".[5][6]
באפריל 2020 השתתפה הגשושית בצילומי פרלקסה בין פלנטרית ראשונה של כוכב מחוץ למערכת השמש – אלפא קנטאורי. עם קו בסיס באורך של 6.4 מיליארד קילומטר זוהי הפרלקסה הכוכבית הראשונה שניתן להבחין בה ללא עזרת טלסקופ.[7]
ב-17 באפריל2021 הגיעה הגשושית למרחק 50 יחידות אסטרונומיות מהשמש.[8]
ב-29 בספטמבר2023 נאס"א הודיעה שהיא תאריך את תמיכתה בפעילות של ניו הורייזנס עד שהחללית תצא מחגורת קויפר, שצפויה להתרחש בין 2028 ל-2029.[9]
