Les limites supérieures et inférieures en taille et en masse des planètes naines ne sont pas spécifiées dans la résolution 5A de l'Union astronomique internationale. À proprement parler, il n'existe aucune limite supérieure et un objet plus grand et plus massif que Mercure et qui n'a pas « nettoyé son voisinage autour de son orbite » peut être catégorisé comme une planète naine.
La limite inférieure est déterminée par le concept d'« équilibre hydrostatique », mais les dimensions auxquelles un objet atteint un tel état ne sont pas déterminées ; des observations empiriques suggèrent qu'elles varient suivant la composition et l'histoire de l'objet. La version initiale de la résolution 5 définissait l'équilibre hydrostatique comme s'appliquant « aux objets dont la masse dépasse 5×1020 kg (soit 500 milliards de milliards de tonnes) et le diamètre 800 km », mais ceci ne fut pas retenu dans la résolution finale.
La définition d'une planète naine suppose qu'elle n'a pas « fait place nette dans son voisinage ».
Alan Stern et Harold F. Levison ont défini un critère permettant de faire la distinction entre une planète et une planète naine, exprimant la probabilité d'une rencontre entre un objet et un corps plus petit à la suite d'une déviation de l'orbite de ce dernier. Selon ses auteurs, ce critère permet d'estimer la capacité d'un corps à nettoyer son voisinage. Stern et Levison trouvèrent un écart de cinq ordres de grandeur entre sa valeur pour Mars et celle des plus grands astéroïdes et transneptuniens.
En utilisant ces travaux, Steven Soter a proposé un paramètre nommé discriminant planétaire, permettant de faire la distinction entre les planètes naines et les huit planètes du système solaire, sur la base de leur capacité à nettoyer les corps plus petits par collision, capture ou perturbation gravitationnelle.