Adlarına rağmen kuyruklu yıldızlar aslında yıldız değildir. Güneş Sistemi’nin küçük cisimleridir. Kuyruklu yıldızlar buz, toz ve kayalardan oluşur. Katı merkezi olan çekirdekleri ise genellikle birkaç kilometre çapındadır ve Güneş’e yaklaştıkça ısınarak gaz ile tozdan oluşan bir koma (bulutsu baş) oluşturur.  Ünlü kuyrukları, çekirdekten uzaklaşan toz ve gaz bulutunun yani komanın bir parçasıdır.

Kuyruklu yıldızların çekirdekleri çoğunlukla su, amonyak, metan gibi donmuş gazlardan ve tozdan oluşur. Güneş’in ısısı, kuyruklu yıldızın çekirdeğindeki buz halindeki bu gazları buharlaştırarak iki tür kuyruk oluşturur: İyon kuyruğu (güneş rüzgarıyla etkileşen iyon yüklü parçacıklardan oluşur) ve toz kuyruğu (çekirdekten çıkan toz parçacıklarından oluşur). Bu kuyruklar her zaman Güneş’ten uzağa doğru uzanır ve genellikle Güneş’in ışığını yansıttığı için de parlak görünür.

Kuyruklu yıldızların yörüngeleri oldukça eliptiktir ve bu nedenle Güneş’e olan uzaklıkları çok değişkendir.

Boyutları birkaç metreden kilometrelerce genişliğe kadar değişebilir. C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein) kuyruklu yıldızı, yaklaşık 150 kilometre çapıyla şimdiye kadar keşfedilen en büyük kuyruklu yıldızlardan biridir.

Kuyruklu yıldızların çoğu, Güneş Sistemi’nin uzak bölgelerinde bulunan iki büyük rezervuardan gelir: Oort Bulutu ve Kuiper Kuşağı. Oort Bulutu, Güneş’ten yaklaşık 50.000 astronomik birim uzaklıkta, sferik bir bulut olarak kabul edilirken, Kuiper Kuşağı, Neptün’ün yörüngesinin ötesinde yer alır. 2I/Borisov, Güneş Sistemi’nin dışından geldiği doğrulanan ilk kuyruklu yıldızdır.

Kuyruklu yıldızlar, Dünya’ya çarptıklarında büyük etkilere sebep olabilir. Bazı bilim insanları, Dünya’daki suyun bir kısmının kuyruklu yıldız çarpmalarıyla geldiğini öne sürmektedir. Ayrıca, 60 milyon yıl önce, 15 kilometre genişliğindeki bir asteroidin gezegenimize çarpması, dinozorların yok olmasının sebebi olarak gösteriliyor. Bu büyük çarpışmayla oluşan Chicxulub Krateri, Meksika’daki Yukatan Yarımadası’nda yer alıyor.

Kuyruklu yıldızlar, genellikle keşfeden kişinin adıyla veya keşfedildikleri yıl ve sıra numarasıyla adlandırılır. Örneğin, 1P/Halley, Halley Kuyruklu Yıldızı’nın resmi adıdır, burada “1P” birinci periyodik kuyruklu yıldızı ifade eder. Halley ise, bu kuyruklu yıldızı 17. yüzyılın sonlarında keşfeden İngiliz astronom Edmond Halley’den almıştır. Halley Kuyruklu Yıldızı, aslında antik çağlardan beri çeşitli kültürler tarafından gözlemlenmiş ve kayıt altına alınmıştır. M.Ö. 240 yılında Çinliler tarafından kaydedilen gözlemler, bilinen en eski kayıtlardan biridir.

Kuyruklu yıldızlar, çıplak gözle izlenebilecek kadar parlak olduklarında, gece gökyüzünde muhteşem manzaralar oluştururlar. Güneş Sistemi’ne yaklaşık 4,2 milyar yıllık bir yörüngede dolaşarak gelen Hale-Bopp Kuyruklu Yıldızı 1997 yılında, Neowise Kuyruklu Yıldızı ise 2020 yılında gökyüzünde etkileyici bir görüntü oluşturarak dünya çapında büyük ilgi görmüştür.