Güneş sisteminin diğer küçük cisimlerinin aksine, kuyrukluyıldızlar antik çağlardan beri bilinmektedir. Çin kayıtlarına göre Halley kuyrukluyıldızı MÖ. 240 yılından beri tanınmaktadır.
1995 yılı itibariyle 1024 kuyrukluyıldız kataloglanmış ve yörüngeleri (kabaca da olsa) hesaplanmıştır. Bunlardan 184'ü periyodik kuyruklu yıldızdır (yörünge dönemleri 200 seneden azdır.) Mutlaka bunların dışında kalan pek çoğu da periyodik kuyrukluyıldızdır, ancak yörüngeleri yeterli hassasiyetle tanımlanamadığından kesinleştirmek mümkün olmamaktadır.
Kuyrukluyıldızların bölümleri:
Nüve: Nispeten katı ve kararlı olan çekirdek, su buzu ve diğer donmuş gazlar ve az miktarda kozmik toz ve diğer katı cisimlerden oluşmuştur.
Koma: Çekirdekten buharlaşan su, karbondioksit ve diğer nötr gazların yoğun bir bulutudur. Nüveyi çevreleyen ışık topu şeklinde görülür.
Hidrojen bulutu: Çok büyük (milyonlarca km) ancak son derece seyrek bir nötr hidrojen zarfıdır.
Toz kuyruk: 10 milyon km'yi aşan uzunlukta, çekirdekten kaçan gazlarla taşınan mikroskobik toz partiküllerinden oluşmuş duman. Kuyrukluyıldızın, çıplak gözle görülebilen en belirgin özelliğini oluşturur.
İyon kuyruk: Kuyrukluyıldızın, yüzlerce milyon km'ye varan uzunlukta, güneş rüzgârıyla reaksiyon sonucu iyonize olmuş gazlardan oluşan plazma kuyruğudur.
Kuyrukluyıldızlar, güneş yakınından yüzlerce geçiş sonunda (yaklaşık 500 geçiş sonunda), buz ve gazlarının tamamına yakınını yitirerek asteroidlere benzer bir görünüm kazanırlar (muhtemelen dünyaya yakın asteroidlerin bazıları ölü kuyrukluyıldızlardır.) Yörüngeleri güneşe yaklaşan kuyrukluyıldızların, güneş ya da gezegenlerle çarpışma ya da oldukça yakın bir geçişle (özellikle Jüpiter'e yakın geçerlerse), güneş sistemi dışına atılmaları olasılığı vardır.Kuyrukluyıldızlar içinde en ünlüsü Halley kuyrukluyıldızıdır. Yakın geçmişte görülen kuyrukluyıldızlar, 1994 yazında Jüpiter'e çarpan SL 9 (Shoemaker-Levy) ve 1997 yılında çıplak gözle gözlemlenen Hale-Bopp ve 2002 yılında görülen İkeya Seki kuyruklu yıldızıdır.
Kuyrukluyıldızlar güneşe yeterince yakın olmadıkça görülmezler. Bazılarının yörüngesi güneş sisteminin bir hayli dışına taşar, bunlar bir kez görüldükten sonra binlerce yıl boyunca geri dönmezler. Sadece kısa ve orta periyotlu kuyruklu yıldızların (Halley kuyrukluyıldızı gibi) yörüngelerinin en azından önemli bir bölümü güneş sistemi içinde kalır.