Se cree que nuestro sistema solar se formó hace unos 4.6 millones de años a partir de una gran nube de gas y polvo, que mide varios años luz de diámetro, conocida como nebulosa. Esta nube estaba formada principalmente por gas hidrógeno, con cantidades más pequeñas de los elementos que componen el sistema solar en la actualidad. Según la teoría de la nebulosa solar, parte de esta nube comenzó a contraerse gravitacionalmente, posiblemente debido a la perturbación de una supernova cercana o al paso de otra estrella, y al hacerlo, la rotación inicial lenta de la nube comenzó a aumentar a medida que se contraía. haciendo que se aplana en forma de disco. A medida que se acumulaba más material en el centro del disco, la densidad y la temperatura aumentaban, llegando al punto donde comenzó la fusión de los átomos de hidrógeno, formando helio y liberando enormes cantidades de energía, lo que resultó en el nacimiento del Sol. Los planetas, asteroides y cometas se formaron a partir del material sobrante.
Después de un tiempo, el Sol detuvo el colapso adicional al alcanzar el equilibrio hidrostático. El viento solar del joven Sol dispersó gran parte del material en la nebulosa solar, reduciendo su densidad, y la nebulosa comenzó a enfriarse. Aparte de los tres elementos más ligeros (hidrógeno, helio y litio), los elementos de los que se componía la nebulosa solar se formaron por fusión nuclear en estrellas desaparecidas hace mucho tiempo o, en el caso de elementos más pesados que el hierro, creados por supernovas. También habrían estado presentes moléculas covalentes simples, que incluyen agua, metano y amoníaco, y moléculas iónicas, como óxidos metálicos y silicatos. Inicialmente, debido a las altas temperaturas en el disco, estos compuestos habrían sido gaseosos, pero a medida que se enfriaba, la mayoría de los elementos y compuestos se condensaron en partículas diminutas; los metales y los compuestos iónicos se condensaron primero debido a sus puntos de ebullición y fusión más altos.
Cerca del centro del disco predominaban los metales, los compuestos metálicos y los silicatos, pero más lejos, donde las temperaturas eran más bajas, grandes cantidades de hielo se condensaban fuera de la nebulosa. En esta región exterior también abundaban el hidrógeno y el helio gaseosos; estos gases fueron dispersados en gran parte por el viento solar más cerca del Sol. Pequeñas partículas sólidas chocaron y se pegaron, formando objetos cada vez más grandes que comenzaron a atraer más material a través de la gravitación, lo que finalmente resultó en la formación de planetas. En el sistema solar interior, la falta de hielo, hidrógeno y helio dio lugar a la formación de planetas relativamente pequeños Mercurio, Venus, Tierra y Marte, compuestos en gran parte de roca. Más lejos, el hielo y las partículas minerales se agregaron, formando cuerpos más grandes que pudieron retener los gases ligeros hidrógeno y helio a través de sus campos gravitacionales relativamente fuertes, dando como resultado los planetas «gigantes gaseosos», Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
La teoría de la nebulosa solar explica una serie de características clave de nuestro sistema solar. El hecho de que los planetas, con la excepción de Plutón, que ya no se considera un planeta, se encuentran todos en más o menos el mismo plano, y el hecho de que todos orbitan alrededor del Sol en la misma dirección sugiere que se originaron en un disco. rodeando el sol. La presencia de planetas rocosos relativamente pequeños en el sistema solar interior y gigantes gaseosos en la región exterior también encaja bien con este modelo.
Más allá de Neptuno, el planeta más externo, se encuentra el Cinturón de Kuiper, una región de objetos relativamente pequeños compuestos de roca y hielo. Se cree que Plutón podría haberse originado aquí, y que los cometas son objetos del Cinturón de Kuiper que han sido empujados a órbitas que los llevan al interior del sistema solar. El Cinturón de Kuiper también está bien explicado por la teoría de la nebulosa solar como resultado de restos de hielo y material rocoso demasiado dispersos para formar planetas.
La evidencia adicional que apoya esta teoría proviene de otras partes de la Vía Láctea. Los astrónomos pueden estudiar partes de nuestra galaxia donde se están formando estrellas actualmente, como la Nebulosa de Orión, un gran volumen de gas ubicado en la constelación de Orión. La mayoría de las nuevas estrellas en esta nebulosa están rodeadas por discos de gas y polvo a partir de los cuales se cree que eventualmente se formarán planetas.