ในคริสต์ศตวรรษ 1840 อูร์แบ็ง เลอ แวรีเย นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ใช้กลศาสตร์แบบฉบับเพื่อคำนวณถึงความคลาดเคลื่อนของวงโคจรดาวยูเรนัส และสันนิษฐานว่ามันเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่ยังไม่ค้นพบ เขาได้คำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์นั้น แล้วส่งผลการคำนวณไปให้ โยฮันน์ กอทท์ฟรีด กัลเลอ นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ในวันที่ 23 กันยายน พ.ศ. 2389 คืนต่อมาหลังจากที่กัลเลอได้รับจดหมาย เขาและไฮน์ริช ดาร์เรสท์ นักเรียนของเขา ค้นพบดาวเนปจูนในตำแหน่งที่เลอ แวรีเยได้คำนวณไว้[7] แต่ก็ยังพบว่า วงโคจรของดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ยังคงคลาดเคลื่อน และได้นำไปสู่การค้นหาดาวเคราะห์ที่อยู่พ้นดาวเนปจูนออกไป

ก่อนการค้นพบดาวเนปจูน นักดาราศาสตร์เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ดวงเดียวไม่เพียงพอที่จะอธิบายถึงความคลาดเคลื่อนได้ วันที่ 18 พฤศจิกายน พ.ศ. 2377 ทอมัส จอห์น ฮัสซี นักดาราศาสตร์ชาวบริติช ได้รายงานถึงการถกเถียงระหว่างเขาและอาเลอซี บูวาร์ด นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส กับ จอร์จ บิดเดลล์ ไอรี นักดาราศาสตร์ชาวบริติช ฮัสซีรายงานว่าเมื่อเขาได้เสนอว่าการที่ดาวยูเรนัสมีวงโคจรที่ไม่ตรงกับการคำนวณนั้น เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่ยังไม่ค้นพบต่อบูวาร์ด บูวาร์ดตอบกลับมาว่าเขาก็มีความคิดแบบเดียวกัน และได้ปรึกษากับพีเทอร์ อันเดรียส ฮันเซิน ผู้อำนวยการหอดูดาวซีแบร์กในก็อตธา เกี่ยวกับประเด็นนี้แล้ว ฮันเซินได้แสดงความคิดเห็นว่า วัตถุเดียวไม่อาจอธิบายได้ถึงความคลาดเคลื่อนในการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสได้ และคาดว่าจะต้องมีดาวเคราะห์ที่อยู่พ้นจากดาวยูเรนัสออกไปอีกสองดวง[8]

ในปี พ.ศ. 2391 ฌัก บาบีแน คัดค้านต่อการคำนวณของเลอ แวรีเย ที่ได้คำนวณออกมาว่ามวลของดาวเนปจูนน้อยกว่าและวงโคจรของมันใหญ่กว่าที่ตัวเขาเองได้ทำนายไว้ บาบีแนตั้งสมมติฐานไว้ว่าจะต้องมีดาวเคราะห์อีกดวงนึง ซึ่งมีมวลอย่างน้อย 12 เท่าของโลกอยู่พ้นวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป เขาได้ให้ชื่อดาวเคราะห์นั้นว่า "ไฮพีเรียน"[8] เลอ แวรีเย ประณามต่อสมมติฐานของบาบีแนว่า มันเปล่าประโยชน์ที่จะต้องมาคำนวณหาตำแหน่งของดาวเคราะห์อีกดวง เพียงเพราะสมมติฐานที่เกินจริง[8]

ในปี พ.ศ. 2393 เจมส์ เฟอร์กูสัน ผู้ช่วยนักดาราศาสตร์ของหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา ได้บันทึกไว้ว่าเขา "สูญเสีย" การติดตามดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่ชื่อว่า GR1719k ซึ่งร้อยโทแมธิว เมารี ผู้กำกับการของหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา เชื่อว่ามันเป็นหลักฐานของดาวเคราะห์ดวงใหม่ การค้นหาต่อๆมา ไม่สามารถที่จะหา "ดาวเคราะห์" ดวงนั้น ในตำแหน่งที่แตกต่างกันได้ และในปี พ.ศ. 2421 ซีเอชเอฟ ปีเตอส์ ผู้อำนวยการหอดูดาแฮมิลตันคอลเลจในนิวยอร์ก ได้แสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นมิได้หายไป แต่เกิดจากความผิดพลาดของตัวมนุษย์เอง[8]

ในปี พ.ศ. 2422 กามิล ฟลามารียง ได้บันทึกว่าดาวหาง 1862 III และ 1889 III มีค่าความเยื้องโคจร 47 และ 49 หน่วยดาราศาสตร์ตามลำดับ เขาเสนอว่าพ้นดาวเนปจูนออกไป ยังมีดาวเคราะห์ที่ดึงดาวหางพวกนี้ให้มีวงโคจรเป็นวงรี[8] จากหลักฐานนี้ทำให้ นักดาราศาสตร์ จอร์จ ฟอร์เบส สรุปได้ว่าจะต้องมีดาวเคราะห์ 2 ดวงที่พ้นดาวเนปจูนออกไป เขาคำนวณบนพื้นฐานของข้อเท็จจริงของดาวหางสี่ดวงที่มีค่าความเยื้องประมาณ 100 หน่วยดาราศาสตร์ และอีกหกดวงที่ความเยื้องประมาณ 300 หน่วยดาราศาสตร์ สมบัติของวงงโคจรของดาวเคราะห์พ้นดาวเนปจูนคู่ สมบัติเหล่านี้ถูกทำให้อิสระมากขึ้นโดยนักดาราศาสตร์อีกคนหนึ่งที่ชื่อว่าเดวิด เพก ทอดด์ เขายังเสนอต่อคนอื่นๆว่า สมบัตินี้อาจไม่เป็นจริง[8] ถึงอย่างนั้น ข้อถกเถียงเกี่ยวกับวงโคจรดาวหางก็ยังคงคลุมเครือเกินกว่าที่จะสรุปออกมาเป็นคำตอบที่ชัดเจนได้[8]

ในปี พ.ศ. 2443 และ พ.ศ. 2444 วิลเลียม เฮนรี พิกเกอร์ริง ผู้อำนวยการหอดูดาวฮาร์วาร์ดคอลเลจได้เริ่มการสำรวจหาดาวเคราะห์พ้นดาวเนปจูนสองครั้ง โดยครั้งแรก เริ่มโดย ฮันส์ เอมิล เลา นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ผู้ซึ่งเคยศึกษาการโคจรของดาวยูเรนัสตั้งแต่ พ.ศ. 2233 ถึง พ.ศ. 2438 เขาสรุปว่าดาวเคราะห์ดวงเดียวยังไม่เพียงพอต่อการอธิบายถึงความคลาดเคลื่อนของวงโคจรของมัน และตั้งสมมติฐานว่าตำแหน่งของดาวเคราะห์อีกสองดวงจะต้องมีอยู่อย่างแน่นอน การสำรวจครั้งที่สอง เริ่มโดยกาเบรียล ดาแย เสนอว่ามีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งอยู่เลยออกไปที่ 47 หน่วยดาราศาสตร์ และมันเพียงพอที่จะอธิบายถึงความคลาดเคลื่อนได้แล้ว พิกเกอร์ริงเห็นด้วยที่จะเริ่มการค้นหาดาวเคราะห์ที่ว่านี้ แต่ว่าก็ไม่มีดวงใดถูกค้นพบ[8]

ในปี พ.ศ. 2452 ทอมัส เจฟเฟอร์สัน แจ็คสัน ซี มีความเห็นว่า "จะต้องมีดาวเคราะห์ประมาณหนึ่ง สอง หรือาจจะสามดวงที่อยู่พ้นดาวเนปจูน"[9] เขาได้ให้ชื่อดาวเคราะห์ดวงแรกว่า โอเชียนัส และเขายังให้ระยะทางของพวกมันที่ 42 56 และ72 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ แต่เขาก็ไม่ได้กล่าวอะไรเกี่ยวกับที่มาของระยะทางเหล่านี้ และไม่มีการสำรวจใดๆ เพื่อระบุตำแหน่งพวกมัน[9]

ในปี พ.ศ. 2454 เวนตาเทช พี. เคตาคาร์ นักดาราศาสตร์ชาวอินเดียได้เสนอถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์พ้นดาวเนปจูนสองดวง เขาให้ชื่อว่าพรหมและวิษณุ เขาได้ศึกษาเกี่ยวกับงานที่ปีแยร์-ซีมง ลาปลัสได้สำรวจไว้เกี่ยวกับดาวพฤหัสบดีและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆไกลออกไป[10] ดวงจันทร์ของกาลิเลโอสามดวง ได้แก่ ไอโอ ยูโรปา และแกนีมีด โคจรอยู่ในอัตราส่วน 1:2:4 ซึ่งเรียกกันว่าอัตราส่วนลาปลัส[11] เคตาคาร์เสนอว่าดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวเคราะห์พ้นดาวเนปจูนสมมติของเขานั้น โคจรในอัตราส่วนที่คล้ายกับของลาปลัส ผลการคำนวณของเขาได้ทำนายระยะทางเฉลี่ยของพรหมไว้ว่า 38.95 หน่วยดาราศาสตร์ และมีคาบโคจรอยู่ที่ 242.28 ปีโลก (อัตราส่วน 3:4 กับดาวเนปจูน) เมื่อดาวพลูโตถูกค้นพบในอีก 19 ปีต่อมา มันมีระยะทางเฉลี่ยอยู่ที่ 39.48 หน่วยดาราศาสตร์ และคาบโคจร 248 ปีโลก ซึ่งใกล้เคียงกับที่เคตาคาร์ทำนายไว้มาก (แต่ดาวพลูโตโคจรด้วยอัตราส่วน 2:3 กับดาวเนปจูน) เคตาคาร์ไม่ได้ทำนายสมบัติอะไรอย่างอื่นนอกจากระยะทางเฉลี่ยและคาบโคจรเลย และดาวเคราะห์ดวงที่สองก็ไม่ได้ถูกทำนายอะไรเช่นกัน[10]