เนบิวลาดาวเคราะห์จัดเป็นวัตถุท้องฟ้าที่จางมาก มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า คนแรกที่ค้นพบเนบิวลาดาวเคราะห์คือ ชาลส์ เมสสิเยร์ (Charles Messier) นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ซึ่งเนบิวลานั้นมีชื่อว่า เนบิวลาดัมเบล ค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2307 ในขณะนั้นเทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ยังไม่ก้าวหน้า และมีการค้นพบเนบิวลาดาวเคราะห์ที่คล้ายกับดาวเคราะห์แก๊ส จึงมีการเรียกชื่อวัตถุท้องฟ้าชนิดนี้ว่าเนบิวลาดาวเคราะห์

ในเวลาต่อมา วิลเลียม ฮักกิน (William Huggin) นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ทำการศึกษาธรรมชาติของเนบิวลาดาวเคราะห์ โดยการใช้การแยกแสงของวัตถุท้องฟ้าผ่านปริซึม เขาค้นพบว่าเมื่อเขาสังเกตดาราจักรแอนโดรเมดา พบว่าในแถบสเปกตรัมมีเส้นดูดกลืนอยู่มาก ต่อมาก็ค้นพบเช่นนี้กับวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ซึ่งในเวลาต่อมาวัตถุท้องฟ้าเหล่านั้นเรียกว่าดาราจักร พอเขาสังเกตเนบิวลาตาแมว เขาได้ผลที่เปลี่ยนไปคือ พบเส้นสเปกตรัมเปล่งแสงออกมาเป็นจำนวนน้อย ในชั้นแรกก็สงสัยว่าเป็นธาตุปริศนาคล้ายฮีเลียม จนถูกตั้งชื่อว่า เนบิวเลียม (nebulium)

ครั้นต่อมาได้มีการศึกษาสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ พบว่ามีฮีเลียม แต่ไม่พบเนบิวเลียม จนเฮนรี นอร์ริส รัสเซล (Henry Norris Russel) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เสนอว่า "เนบิวเลียม" เป็นธาตุที่เราคุ้นเคยกันดี แต่อยู่ในสภาวะที่เราไม่ทราบ ต่อมาค้นพบว่าใจกลางของเนบิวลาดาวเคราะห์ (คือดาวแคระขาว) มีอุณหภูมิสูงมากแต่มีแสงจางมาก ขณะที่ชั้นนอกของดาวยักษ์แดงดวงเดิมขยายตัวออกสู่อวกาศเสมอ จนเกิดแนวคิดว่าเนบิวลาดาวเคราะห์เป็นจุดจบของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย (ต่างกับซูเปอร์โนวาที่เป็นจุดจบของดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก)

ทุกวันนี้เทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ก้าวหน้ามาก ทำให้นักดาราศาสตร์ได้ศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกจากวัตถุท้องฟ้า ไม่เฉพาะแต่แสงที่มองเห็นและคลื่นวิทยุดังเช่นในอดีต การศึกษาเนบิวลาดาวเคราะห์ผ่านทางรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด ทำให้ทราบรายละเอียดต่าง ๆ ของเนบิวลา เช่น อุณหภูมิ ความหนาแน่น ฯลฯเป็นต้น