彗尾密度極低，隻有地麵大氣密度的十億億分之一。彗星的運動情況與行星大不一樣，絕大部分彗星的運動軌道都是很扁的橢圓，或者是接近拋物線的雙曲線。沿橢圓軌道運行的彗星每經過一段時間會再度來到地球附近而為人們所觀測到，這就是周期彗星，其中周期長於200年的稱為長周期彗星，周期最長的可達上萬年；短於200年的是短周期彗星。沿雙曲線軌道運行的彗星隻是一些來去匆匆的過客，即使能經過地球附近，人們也隻能觀測到一次。
關於彗星的起源，比較流行的說法是由荷蘭天文學家奧爾特於1950年代提出的原雲假說。這種假說認為，距太陽10萬天文單位處有一個“彗星倉庫”，即彗星雲，其中約有1000億顆彗星。由於受到某種外力（比如太陽係附近一顆恒星的引力）的擾動，彗星雲內的部分彗星改變了運行軌道，並經過幾百萬年時間到達太陽係內部。這些彗星由於受到大行星（特別是木星）的引力擾動成為短周期彗星，當它們來到地球附近時就為人們所看到。另一種看法認為，在海王星軌道外還存在著另一個彗星帶，稱為柯伊伯帶（Kuiper Belt）。目前已經發現了幾百個柯伊伯帶天體，但這些天體是否就是彗星尚有爭議。
彗星是在太陽係的外圍部分誕生的。根據開普勒定律，彗星離太陽越遠，運動速度越慢，因此周期彗星的絕大部分生涯是在遠離太陽的漫漫太空中度過的。由於那裏的溫度極低，因此，太陽係形成之初的物質的原始狀態可以在彗星中長久保存。另一方麵，生命起源的外源說認為，形成生命所需的許多複雜有機分子早已存在於星際空間或行星際空間，它們附著在太陽係內的小天體（如小行星、彗星或流星體）上，這些小天體或它們的碎片和微粒經常會闖入地球，從而為地球帶來形成原始生命所需要的胚種——有機化合物。
鑒於上述原因，1980年代以來彗星研究便成為空間探測的一個重要方麵。1973年5月4日，美國發射了空間站“天空實驗室”，站上的宇航員對科胡特克彗星進行了成功的觀測。1985~1986年哈雷彗星回歸，美國等國家共發射了六個探測器對它進行近距離探測，其中歐洲空間局發射的“喬托”號探測器於1985年7月2日發射，次年3月到達距哈雷彗星彗核500千米位置上，獲得了大量珍貴的觀測資料。美國宇航局在1998年10月24日發射的“深空1”號探測了博雷利短周期彗星，1999年2月7日升空的“星塵”號飛船於2004年1月到達“懷爾德2”號彗星，用於收集彗星的塵埃，並發回了72張高清晰度照片。令人遺憾的是，2002年7月3日發射的彗核旅行探測器升空不久即失去了聯係，價值6000萬美元的設備就此一去不歸。歐洲空間局於2004年3月2日發射的“羅塞塔”探測器將於2014年到達67P/C-G彗星附近，成為該彗星的人造衛星，對其作近距離考察，並將在同年11月釋放“菲萊”登陸艙登陸彗星表麵，用鑽頭深入彗核內部，以采集不同深度的物質樣品。
由於周期彗星多次回歸太陽後，彗星表麵隻剩下不易揮發的物質，所以，目前的彗核表麵物質不能完全代表太陽係的原初物質，隻有內部深處的物質才可能保留了太陽係形成之初的原始形態和原初組成，因此，必須深入到彗核的內部，這就是對彗星實施深度撞擊的科學理由。
此次被美國宇航局作為撞擊目標的“坦普爾1”號彗星是在1867年4月3日由法國天文學家坦普爾首先發現的。該彗星的運動周期為574年，彗核外形不規則，尺度為11千米×5千米。該彗核有自轉，周期約為42小時。選擇“坦普爾1”號作為深度撞擊對象的主要原因是：（1）對這顆彗星已經有100多年的觀測曆史，運動狀況比較熟悉；（2）該彗星正處於中年時期，彗核深處蘊含的物質具有代表性；（3）該彗星可以飛到離地球比較近的地方，撞擊後適宜從地球上進行觀測；（4）所處的位置相對合適，撞擊器能在較短時間內擊中目標，而探測器可在一段時間內對撞擊地點進行跟蹤觀測。