整个新视野号探测船的设计，是按照美国太空署近年推行小型化、低成本，及多功能的指引而制成。全艘探测船分为三个主要部分：即动力系统，包括提供全艘探测船所有电力的核能电池，以及调节探测船位置的引擎。通讯系统，包括高增益天线及低增益天线，是与地球保持联络的装置。科学平台，是安装所有探测仪器的地方，提供有效使用仪器的工作环境，以及保护脆弱的仪器。
动力系统
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新视野号在装配车间内
全艘新视野探测船的动力皆来自两台核能电池 - 放射性同位素热电机（RTG），这台发电机利用放射性同位素二氧化钸自然衰变时所释放出来的热能，以电热隅形式发电。由于冥王星距离太阳太远，阳光由太阳去到冥王星需要四小时，在冥王星附近能接受的太阳能只及地球千分之一，探测船无法利用太阳能产生充够的能量供活动所需，因此核能电池是唯一的选择。为避免放射线伤及电子仪器，所以必须降低电力（仅228瓦特）[62]。其实，所有外太阳系探测船都采用相同的设计，包括“卡西尼号”探测船。
探测船有一台引擎提供转向动力，用以调节探测船相位，在差不多十年多航行时间之间，可以修正飞向冥王星的轨道。当探测船接近冥王星时，要调校船身以便所有探测仪指向冥王星。当飞越过冥王星之后，又要调校船身以便观察凯伦，待完成探测后，又要再转校船身，使高增益天线指向地球，将收集到的数据送回地球。这个设计是由于预算所限，“新视野”探测船不可以像它的前辈“航海家”一、二号一样，使用旋转式平台，可以较简单的执行指令，而只能以调节船身相位这个较复杂方法来完成任务。
通讯系统
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新视野号探测船安装了一只直径2.1米（83英吋）的高增益天线，能够与地球的深空网路保持联系，接收来自地球的指令，以及将收集得到的科学资料输送回去地球。另外安装在高增益天线正上方的是低增益天线，是高增益天线的后备，以备不时之须。高增益天线有两条频带收发讯号，频谱宽阔，上传下载速度高，相比之下，低增益天线只有一条窄频带，效率较低，但是在紧急情况之下，可以顶替高增益天线的工作。该碟型天线也能充当屏障，挡下迎面来的碎屑、微粒，不会损及天线功能而保护设备。[62]
科学平台
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科学平台设备图
新视野号探测器本身像一个倒置三角形，三角形尖部延出部分为核动力装置，三角形平面一方则为通讯装置，而三角形本身就是安装所有探测仪器的科学平台。探测船载有七种科学探测仪器，它们分别是：
拉尔夫望远镜
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拉尔夫望远镜和彩色照相机。
主条目：拉尔夫 (新视野号)
拉尔夫望远镜，口径75 mm[63]，是组成新视野号的冥王星探测遥感调查（PERSI）中的两个摄影仪器之一，另一个仪器是爱丽丝（Alice）。拉尔夫有两个独立的频道： MVIC（Multispectral Visible Imaging Camera），是具有宽带和彩色通道的可见光CCD成像仪；以及LEISA（线性标准成像光谱阵列），是一种近红外成像光谱仪。LEISA源自地球观测-1（英语：Earth Observing-1）太空探测器上的一个类似仪器。
拉尔夫是依据《蜜月客》中，爱丽丝的丈夫的名字命名，爱丽丝也是依此命名[64]。
在2017年6月23日，美国国家航空暨太空总署宣布，已将LEISA仪器更名为“莉沙·哈达韦红外测绘光谱仪”，以纪念于2017年1月去世，享年50岁的贝尔航天科技公司的拉尔夫专案经理莉沙·哈达韦（英语：Lisa Hardaway）[65]。
首席研究员：阿兰·斯特恩），西南研究所
电波科学实验
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电波科学实验（英语：REX_(New_Horizons)）（Radio Science Experiment, REX）实际上是一组安装在通讯系统内的电路板，主要是稳定由地球传过去的下载讯号，确保资料不会遗失，是一组非常重要的装置。而另一个作用，就是用作外太空电波科学实验，测试有关远距离通讯技术。REX接收由美国太空署的深空网路传过来的讯号，然后将讯号经由高增益天线传回返地球，科学家比较前后同一个讯号的差别，就能了解知道当中因为太阳风、辐射源、磁力场及重力波所产生的影响，求得出有关数据。
当探测船飞到冥王星的后面，接收或传返地球的讯号都会穿越过冥王星的大气，电波会被大气中的气体分子的重量、高度及温度的不同而有所改变。REX将这些改变了的讯号记录下来，然后传返地球，有助了解冥王星大气层、游离层的结构、压力、及温度。REX还有一种辐射计的工作模式，可以量度微弱的冥王星自己发射出来的电波。当探测船飞越冥王星之后，这些测量可以准确提供冥王星背向太阳一面的温度资料。
紫外线成像光谱仪
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紫外线成像光谱仪（英语：Alice_(spacecraft_instrument)）（Alice）能测量由冥王星及凯伦辐射或反射出来的紫外线，得出冥王星及凯伦大气、地表的组成、分布、温度的装置。Alice有两种工作模式，一为探测大气光模式，是当探测船接近及离开冥王星时使用，直接量度由冥王星及凯伦的大气辐射或反射出来的紫外线，是较多时间使用的工作模式。另一种模式是测量掩食光模式，是当探测船飞过冥王星之后，进入冥王星日蚀阴影区时，即被冥王星星体遮掩太阳光的地方，利用量度透过冥王星大气的太阳光，求得大气的成份、温度、及浓度的分布。
长距离探测成像仪
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长距离探测成像仪（英语：Long_Range_Reconnaissance_Imager）（Long Range Reconnaissance Imager, LORRI）为探测船提供详细的空间资料，即是探测船本身在航行中精确的位置。从观察特定的星体，比较有关资料，得出探测船在某一点精细准确的位置及相位，从而指令探测船作出相应的调整。
成像仪有一支直径20.8厘米（8.2吋）的镜头，同样以CCD电荷藕合装置成像。结构相比于Ralph影像及红外线成像仪/分光计简单得多，全组仪器并无滤镜及活动部份。当飞临冥王星时，成像仪同时拍摄冥王星表面影像，精细度为100米乘100米，大小略大于一个足球场面积。
太阳风分析仪
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太阳风分析仪（英语：SWAP_(New_Horizons)）（Solar Wind Around Pluto, SWAP）是分析在冥王星附近由太阳吹过来的粒子─太阳风，可以探测到冥王星是否有磁场。若而是有磁场存在，就可以得知它的范围、强弱，以及冥王星大气中气体粒子逃逸的速度。
离子质谱仪
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离子质谱仪（英语：Pluto_Energetic_Particle_Spectrometer_Science_Investigation）（Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, PEPSI）是用来测量冥王星阳离子与中性粒子组成、同位素组成等的装置。从观察冥王星大气层顶部的中性粒子被太阳风所激化，而逃离冥王星大气层的现象，可以推算出冥王星大气的化学成份。[来源请求]
“威妮夏·伯尼”宇宙尘分析仪
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“威妮夏·伯尼”宇宙尘分析仪（英语：Venetia_Burney_Student_Dust_Counter）（Venetia Burney Student Dust Counter, VBSDC）是由美国科罗拉多州立大学师生主导的研究项目，装置可以分析探测船在飞往冥王星沿途所收集太阳系各区的宇宙尘，测量及比较这些漂浮粒子的物理及化学性质。离开冥王星之后，研究会继续，并且成为人类历史上首次接触到柯伊伯带的物体。
名字中的VBS指的是“Venetia Burney Student”，源于为当年尚是学生，而为冥王星取名的威妮夏·伯尼女士之名。
Ralph
LORRI
SWAP
VBSDC
仪器的位置
其他资料
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全艘探测船包括推进剂在内，重约450公斤（一千磅）
核能发电机是由美国能源部提供
保温瓶式设计的船舱，确保所有仪器机械，可以在安全的环境中工作
首次使用的船载再生测距存储器，将多获取三十dB的数据
使用八种不同的识别信号，来显示探测船的健康状态
先进的数码接收器可以节省60％耗电量
装备有三维立体相位及陀螺仪
利用十六个喷嘴来控制船身位置，以便修正航道、观察目标、改变方向接近柯伊伯带天体。
使用改良的“冬眠”装置，可以节省宝贵的燃料包括核能电池
其他主要辅助仪器包括有：星踪导航仪及资料数据记录器等
携带有冥王星发现人克莱德·汤博（Clyde William Tombaugh）的部分骨灰。