Planētu zinātnes pētījumu objekti ir Saules sistēmas lielās planētas (Merkurs, Venera, Zeme, Marss, Jupiters, Saturns, Urāns, Neptūns), pundurplanētas (Cerera, Plūtons un citas), Saules sistēmas mazie ķermeņi (asteroīdi, komētas un citi), kā arī šo debess ķermeņu dabiskie pavadoņi (Mēness un citi). Planetoloģijā pēta debess ķermeņu kustību, rotāciju, virsmu, atmosfēru, iekšējo uzbūvi, magnētisko lauku un citus parametrus. Viens no pētījumu mērķiem ir izprast Saules sistēmas veidošanās procesu, ar ko nodarbojas kosmogonija. Tiek pētīta arī starpplanētu vide, kurā atrodas gāze, putekļi un meteoroīdi. Saules sistēmas izpētē, atšķirībā no zvaigžņu fizikas, liela nozīme ir tiešajiem mērījumiem uz debess ķermeņu virsmas vai to tuvumā ar kosmisko aparātu palīdzību.

Dažkārt par planētu zinātnes sastāvdaļu uzskata arī eksoplanētu un to pavadoņu izpēti.

Planētu zinātnes teorētiskā nozīme saistīta ar fizikālo apstākļu un objektu izzināšanu tuvējā kosmiskajā telpā, ar izpratni par Saules sistēmas veidošanos un evolūciju. Iegūtie rezultāti palīdz izprast dzīvības veidošanās apstākļus uz Zemes un potenciāli – uz citām planētām. Planētu pētījumi dod iespēju salīdzināt apstākļus uz Zemes un citām planētām, kā mainījies Zemes atmosfēras sastāvs, klimats, magnētiskais lauks miljardiem gadu tālā pagātnē, un prognozēt nākotnē gaidāmās pārmaiņas. Savukārt eksoplanētu izpēte dod iespēju salīdzināt Saules sistēmu ar planētu sistēmām pie citām zvaigznēm. Ir izstrādāti planētu, arī Zemes, iekšējās uzbūves modeļi, izpētītas Saules sistēmas debess ķermeņu orbītu izmaiņas pagātnē un izteiktas prognozes par turpmāko orbītu stabilitāti. Pētījumu rezultāti dod iespēju plānot kosmiskos lidojumus uz citiem Saules sistēmas debess ķermeņiem, paredzot iespējamos riskus. Tiek novērota asteroīdu kustība un prognozētas potenciālās asteroīdu sadursmes ar Zemi. Tiek prognozēti kosmiskie laikapstākļi Zemei tuvējā kosmiskajā telpā. Tuvākajā nākotnē sāksies derīgo izrakteņu iegūšana uz asteroīdiem un, iespējams, hēlija-3 izotopa iegūšana uz Mēness.

Planētu zinātne ir starpdisciplināra joma, kas veidojusies no astronomijas un Zemes zinātnēm. Tajā iekļautas tādas disciplīnas kā planētu ģeoloģija, astroķīmija, atmosfēras zinātne, okeanogrāfija, hidroloģija, ģeomorfoloģija, planētu fizika. Tiek veikti gan praktiski novērojumi, gan teorētiski pētījumi. Novērojumus un mērījumus veic ar teleskopiem no Zemes vai orbītas pa Zemi un starpplanētu zondēm, tos papildina eksperimenti Zemes laboratorijās. Teorētiskie pētījumi saistās ar dažādu procesu datorsimulāciju un matemātisko modelēšanu.

Kosmogonija apraksta Saules sistēmas rašanos pirms 4,6 miljardiem gadu, planētu, to pavadoņu, komētu un asteroīdu joslu veidošanos. Debess mehānika apraksta ķermeņu gravitācijas mijiedarbību, orbītu izmaiņas un stabilitāti. Atsevišķas teorijas detalizēti apraksta planētu pavadoņu un gredzenu (ja daļiņas atrodas planētai tuvāk par Roša robežu) veidošanos, planētu iekšējo uzbūvi, rotācijas radīto saplacinājumu pie poliem, paisuma spēka efektus, to izraisīto sinhrono rotāciju un paisuma deformācijas. Ģeomorfoloģija apraksta Saules sistēmas debess ķermeņu virsmas pazīmes (meteorītu krāteri, trieciena baseini, vulkāniskās un tektoniskās iezīmes, erozijas efekti, hidroloģiskās iezīmes) un rekonstruē to veidošanās vēsturi. Dinamo teorija apraksta magnētiskā lauka veidošanos. Terraformēšana analizē, kā planētas iespējams piemērot cilvēka vajadzībām. Izteikta pamatota hipotēze, ka Saules sistēmas ārējā daļā atrodas Orta mākonis, kurā ir liels daudzums komētu.

Saules sistēmā izšķir lielās planētas (zināmas astoņas), to pavadoņus, mazās planētas un komētas. Atskaitot pavadoņus, visi šie debess ķermeņi riņķo ap Sauli. Mazās planētas iedala pundurplanētās un Saules sistēmas mazajos ķermeņos. Pie pēdējiem pieder asteroīdi, trojieši, kentauri un transneptūna objekti. Klasifikāciju sarežģī fakts, kā komēta arī ir mazais Saules sistēmas ķermenis. Telpu starp planētām aizpilda starpplanētu vide, kurā atrodas dažādas gāzes, putekļi, meteoroīdi un starpplanētu magnētiskais lauks. Starpplanētu putekļus uz Zemes iespējams novērot kā zodiakālo gaismu. Attālumu noteikšanai Saules sistēmā bieži izmanto astronomisko vienību, kas ir Zemes vidējais attālums no Saules.

Sākotnēji Saules sistēmas debess ķermeņus pētīja ar optiskajiem teleskopiem no Zemes, tika atklātas jaunas planētas, pavadoņi, asteroīdi, komētas, pundurplanētas. Strauja planētu zinātnes attīstība sākās līdz ar kosmiskajiem lidojumiem 20. gs. 60. gados, kas deva iespēju veikt tiešus mērījumus Saules sistēmas debess ķermeņu tuvumā vai uz to virsmas. Tiek mērīti visdažādākie objektu raksturlielumi (albedo, temperatūra, daļiņu koncentrācija, atmosfēras spiediens un tās ķīmiskais sastāvs), noteiktas cietās virsmas fizikālās īpašības un ķīmiskais sastāvs, iegūti redzamās virsmas attēli, sastādītas kartes, veikti gravitācijas lauka un magnētiskā lauka mērījumi, uzņemti objektu spektri, tiek analizēti no Mēness, Marsa un asteroīdu joslas nākušie meteorīti, kā arī paraugi, ko uz Zemes nogādājuši kosmiskie aparāti. Planētām ar atmosfēru pēta siltumnīcefektu. Mēnesi, Merkuru, Venēru, Marsu un arī citus objektus pēta, izmantojot ģeoloģijas metodes. Balstoties uz mērījumiem un teorētiskajām atziņām, modelē planētu iekšējo uzbūvi. Atšķirībā no Saules sistēmas planētām, eksoplanētu un to pavadoņu izpētē nav iespējams izmantot tiešos mērījumus, tāpēc šo objektu novērojumus veic ar teleskopiem un astrofizikas metodēm.

Planētu izpēte sakās līdz ar teleskopa izgudrošanu, kad 1609. gadā teleskopā izdevās ieraudzīt kalnus uz Mēness un četrus Jupitera pavadoņus. 1655. gadā atklāja Saturna gredzenu un pavadoni Titānu. 1781. gadā atklāja jaunu planētu – Urānu. 1801. gadā atklāja pirmo objektu asteroīdu joslā, bet 1846. gadā – Neptūnu, tālāko lielo Saules sistēmas planētu. Uz Marsa, Jupitera un Saturna bija saskatāmas virsmas vai atmosfēras detaļas, kas deva iespēju sastādīt kartes un noteikt rotācijas periodu. Tika atklāti arvien jauni planētu pavadoņi un komētas. 19. gs. otrajā pusē ieguva pirmos komētu spektrus. Strauja planētu zinātnes attīstība sākās ar tiešajiem mērījumiem, kurus kopš 20. gs. 60. gadiem veic starpplanētu zondes. 1995. gadā atklāta pirmā eksoplanēta pie Saules tipa zvaigznes.

Saules sistēma ir labi izpētīta, pastāv vispārēja izpratne par tās veidošanos un attīstību. Tuvumā pētītas visas astoņas lielās Saules sistēmas planētas, vairāki asteroīdi un komētas, viens Koipera joslas objekts, pundurplanētas (Plūtons, Cerera). Zondes nolaidušās uz Mēness, Veneras, Marsa, Saturna pavadoņa Titāna, vairākiem asteroīdiem un komētām. Uz Zemes nogādāti Mēness, komētu un asteroīdu vielas paraugi. Tiek pētīti uz Zemes nokritušie meteorīti. Šos rezultātus papildina novērojumi ar teleskopiem no Zemes vai orbītas ap Zemi. Iegūts liels datu apjoms, kas dod iespēju iedziļināties detaļās, piemēram, padziļināti pētīt Marsa ģeoloģiju. Tomēr netrūkst arī neatrisinātu jautājumu, piemēram, vai Saules sistēmā, neskaitot Zemi, pastāv dzīvība un vai Saules sistēmas ārējā daļā atrodas vēl kāda lielā planēta. Savukārt eksoplanētu pētniecība vēl ir tikai sākuma stadijā, neraugoties uz to, ka jau atklāti vairāki tūkstoši planētu pie citām zvaigznēm.

Pētījumus veic Amerikas Savienoto Valstu (ASV), Krievijas, Ķīnas, Japānas, Indijas un citu valstu kosmiskās aģentūras un Eiropas Kosmosa aģentūra (European Space Agency). Daudzās universitātēs izveidoti planētu zinātnes departamenti vai izpētes grupas. Kā atsevišķus institūtus var minēt Lunar and Planetary Institute (Hjūstona, Teksasa, ASV) un Planetary Science Institute (Tūsona, Arizona, ASV).

Planētu zinātnes pētījumu rezultātus publicē zinātniskajos žurnālos Earth and Planetary Science Letters (kopš 1966, izdevējs Elsevier), Earth, Moon, and Planets (kopš 1969, izdevējs Springer Science+Business Media), Geochimica et Cosmochimica Acta (kopš 1950, izdevējs Elsevier), Icarus (kopš 1962, izdevējs Elsevier, USA), Journal of Geophysical Research - Planets (kopš 1896, izdevējs American Geophysical Union), Meteoritics and Planetary Science (kopš 1953, izdevējs Wiley-Blackwell on behalf of the Meteoritical Society), Planetary and Space Science (kopš 1959, izdevējs Elsevier).

Par pirmo planētu pētnieku var uzskatīt itāļu fiziķi un astronomu Galileo Galileju (Galileo Galilei), kurš 1609. gadā teleskopā saskatīja kalnus uz Mēness un četrus Jupitera pavadoņus. 1655. gadā nīderlandiešu fiziķis un astronoms Kristiāns Heigenss (Christiaan Huygens) atklāja Saturna gredzenu un pavadoni Titānu. 17. gs. otrajā pusē itāļu astronoms un matemātiķis Džovanni Kasīni (Giovanni Domenico Cassini) atklāja četrus Saturna pavadoņus un spraugu Saturna gredzenā. 1705. gadā angļu astronoms Edmunds Halejs (Edmond Halley) secināja, ka komētas riņķo ap Sauli. 1781. gadā angļu astronoms Viljams Heršels (William Herschel) atklāja Urānu, bet 1846. gadā franču astronoms un matemātiķis Irbēns Leverjē (Urbain Jean Joseph Le Verrier) aprēķināja Neptūna atrašanās vietu. Turpmāk planētu pētījumus veikuši daudzi astronomi, bet kopš kosmisko pētījumu sākuma – lieli zinātnieku un inženieru kolektīvi.