Se crede că sistemul nostru solar s-a format în urmă cu aproximativ 4.6 miliarde de ani dintr-un nor mare de gaz și praf, care măsoară câțiva ani lumină în diametru, cunoscut sub numele de nebuloasă. Acest nor a fost compus în principal din hidrogen gazos, cu cantități mai mici din elementele care alcătuiesc sistemul solar astăzi. Conform teoriei nebuloasei solare, o parte din acest nor a început să se contracte gravitațional, posibil din cauza perturbării unei supernove din apropiere sau a trecerii unei alte stele și, pe măsură ce a făcut acest lucru, rotația lentă inițială a norului a început să crească pe măsură ce se contracta, făcându-l să se aplatizeze într-o formă de disc. Pe măsură ce s-a acumulat mai mult material în centrul discului, densitatea și temperatura au crescut, ajungând în punctul în care a început fuziunea atomilor de hidrogen, formând heliu și eliberând cantități uriașe de energie, ducând la nașterea Soarelui. Planetele, asteroizii și cometele s-au format din materialul rămas.
După un timp, colapsul a fost oprit de Soarele care a ajuns la echilibrul hidrostatic. Vântul solar de la tânărul Soare a dispersat o mare parte a materialului în nebuloasa solară, reducându-i densitatea, iar nebuloasa a început să se răcească. În afară de cele mai ușoare trei elemente – hidrogen, heliu și litiu – elementele din care a fost compusă nebuloasa solară au fost fie formate prin fuziune nucleară în stele acum dispărute, fie, în cazul elementelor mai grele decât fierul, create de supernove. Ar fi fost prezente și molecule covalente simple, inclusiv apă, metan și amoniac și molecule ionice, cum ar fi oxizii și silicații de metal. Inițial, din cauza temperaturilor ridicate din disc, acești compuși ar fi fost gazoși, dar pe măsură ce a avut loc răcirea, majoritatea elementelor și compușilor s-au condensat în particule minuscule; metalele și compușii ionici s-au condensat mai întâi datorită punctelor lor de fierbere și de topire mai mari.
În apropierea centrului discului, predominau metalele, compușii metalici și silicații, dar mai departe, unde temperaturile erau mai scăzute, cantități mari de gheață s-au condensat din nebuloasă. În această regiune exterioară, hidrogenul gazos și heliul erau de asemenea din belșug; aceste gaze au fost în mare parte dispersate de vântul solar mai aproape de Soare. Particulele solide s-au ciocnit și s-au lipit împreună, formând obiecte din ce în ce mai mari care au început să atragă mai mult material prin gravitație, ducând în cele din urmă la formarea planetelor. În sistemul solar interior, lipsa gheții, hidrogenului și heliului a dus la formarea planetelor relativ mici Mercur, Venus, Pământ și Marte, compuse în mare parte din rocă. Mai departe, gheața, precum și particulele minerale s-au agregat, formând corpuri mai mari care au fost capabile să rețină gazele ușoare hidrogen și heliu prin câmpurile lor gravitaționale relativ puternice, rezultând planetele „gigant gazoase”, Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun.
Teoria nebuloasei solare explică o serie de caracteristici cheie ale sistemului nostru solar. Faptul că planetele – cu excepția lui Pluto, care nu mai este considerat o planetă – toate se află mai mult sau mai puțin în același plan și faptul că toate orbitează în jurul Soarelui în aceeași direcție sugerează că își au originea pe un disc. înconjurând Soarele. Prezența unor planete stâncoase relativ mici în sistemul solar interior și a giganților gazos în regiunea exterioară se potrivește, de asemenea, bine cu acest model.
Dincolo de Neptun, cea mai îndepărtată planetă, se află Centura Kuiper, o regiune de obiecte relativ mici compuse din rocă și gheață. Se crede că Pluto ar fi putut avea originea aici și că cometele sunt obiecte din Centura Kuiper care au fost împinse pe orbite care le aduc în sistemul solar interior. Centura Kuiper este, de asemenea, bine explicată de teoria nebuloasei solare ca rezultată din gheața rămasă și material stâncos prea puțin dispersat pentru a fi format planete.
Alte dovezi care susțin această teorie provin din alte părți ale Calei Lactee. Astronomii pot studia părți ale galaxiei noastre unde se formează în prezent stelele, cum ar fi Nebuloasa Orion, un volum mare de gaz situat în constelația Orion. Majoritatea noilor stele din această nebuloasă sunt înconjurate de discuri de gaz și praf din care se crede că în cele din urmă se vor forma planete.