Es wird vermutet, dass sich unser Sonnensystem vor etwa 4.6 Milliarden Jahren aus einer großen Gas- und Staubwolke mit einem Durchmesser von mehreren Lichtjahren, einem sogenannten Nebel, gebildet hat. Diese Wolke bestand hauptsächlich aus Wasserstoffgas, mit kleineren Mengen der Elemente, aus denen das Sonnensystem heute besteht. Nach der Theorie des Sonnennebels begann sich ein Teil dieser Wolke gravitativ zusammenzuziehen, möglicherweise aufgrund einer Störung durch eine nahe gelegene Supernova oder der Durchgang eines anderen Sterns, und dabei begann die anfängliche langsame Rotation der Wolke, während sie sich zusammenzog, zuzunehmen. wodurch es zu einer Scheibenform abgeflacht wird. Als sich mehr Material in der Mitte der Scheibe ansammelte, nahmen Dichte und Temperatur zu und erreichten den Punkt, an dem die Fusion von Wasserstoffatomen begann, Helium bildete und riesige Energiemengen freisetzten, was zur Geburt der Sonne führte. Aus dem Restmaterial entstanden die Planeten, Asteroiden und Kometen.
Nach einiger Zeit wurde der weitere Kollaps dadurch gestoppt, dass die Sonne das hydrostatische Gleichgewicht erreichte. Der Sonnenwind der jungen Sonne zerstreute einen großen Teil des Materials im Sonnennebel, verringerte seine Dichte, und der Nebel begann abzukühlen. Abgesehen von den drei leichtesten Elementen – Wasserstoff, Helium und Lithium – sind die Elemente, aus denen der Sonnennebel besteht, entweder durch Kernfusion in längst vergangenen Sternen entstanden oder bei Elementen, die schwerer als Eisen sind, durch Supernovae entstanden. Einfache kovalente Moleküle, einschließlich Wasser, Methan und Ammoniak, und ionische Moleküle wie Metalloxide und Silikate wären ebenfalls vorhanden gewesen. Anfangs wären diese Verbindungen aufgrund der hohen Temperaturen in der Scheibe gasförmig gewesen, aber als die Abkühlung stattfand, kondensierten die meisten Elemente und Verbindungen zu winzigen Partikeln; die Metalle und ionischen Verbindungen kondensierten aufgrund ihrer höheren Siede- und Schmelzpunkte zuerst.
Nahe der Mitte der Scheibe überwogen Metalle, Metallverbindungen und Silikate, aber weiter draußen, wo die Temperaturen niedriger waren, kondensierte große Mengen Eis aus dem Nebel. In dieser äußeren Region waren auch gasförmiger Wasserstoff und Helium reichlich vorhanden; Diese Gase wurden größtenteils durch den Sonnenwind näher an der Sonne zerstreut. Winzige feste Teilchen kollidierten und klebten zusammen und bildeten immer größere Objekte, die durch die Gravitation mehr Material anzogen und schließlich zur Bildung von Planeten führten. Im inneren Sonnensystem führte der Mangel an Eis, Wasserstoff und Helium zur Bildung der relativ kleinen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die größtenteils aus Gestein bestehen. Weiter draußen aggregierten sowohl Eis als auch Mineralpartikel zu größeren Körpern, die durch ihre relativ starken Gravitationsfelder die leichten Gase Wasserstoff und Helium zurückhalten konnten, wodurch die „Gasriesen“-Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun entstanden.
Die Theorie des Sonnennebels erklärt eine Reihe von Schlüsselmerkmalen unseres Sonnensystems. Die Tatsache, dass die Planeten – mit Ausnahme von Pluto, der nicht mehr als Planet gilt – alle in mehr oder weniger derselben Ebene liegen und die Tatsache, dass sie alle die Sonne in dieselbe Richtung umkreisen, deutet darauf hin, dass sie aus einer Scheibe entstanden sind die Sonne umgibt. Auch die Präsenz von relativ kleinen Gesteinsplaneten im inneren Sonnensystem und Gasriesen im äußeren Bereich passt gut zu diesem Modell.
Jenseits von Neptun, dem äußersten Planeten, liegt der Kuipergürtel, eine Region mit relativ kleinen Objekten aus Gestein und Eis. Es wird vermutet, dass Pluto hier entstanden sein könnte und dass Kometen Kuipergürtel-Objekte sind, die in Umlaufbahnen gebracht wurden, die sie in das innere Sonnensystem bringen. Der Kuipergürtel wird auch gut durch die Theorie des Sonnennebels erklärt, da er aus übriggebliebenem Eis und Gesteinsmaterial resultiert, das zu dünn verteilt ist, um Planeten zu bilden.
Weitere Beweise für diese Theorie stammen aus anderen Teilen der Milchstraße. Astronomen können Teile unserer Galaxie untersuchen, in denen sich derzeit Sterne bilden, wie zum Beispiel den Orionnebel, ein großes Gasvolumen im Sternbild Orion. Die meisten neuen Sterne in diesem Nebel sind von Gas- und Staubscheiben umgeben, aus denen sich vermutlich irgendwann Planeten bilden werden.