其最早由意大利天文学家G.皮亚齐于1801年1月1日所发现，西名“Ceres”是罗马神话里主管农业和丰收的女神。

谷神星的质量占主带小行星总质量的三分之一，约为月球的1/78，平均直径约为945千米，不足月球直径的1/3。谷神星的自引力使得其形状能够因流体静力学平衡而呈近似的球形。谷神星最初被归类为小行星，但2006年国际天文学联合会上已将其归类为矮行星。美国曙光号小行星探测器于2015年3月进入了谷神星环绕轨道对其首次开展了近距离探测。

谷神星绕太阳公转椭圆轨道的半长径——即谷神星-太阳平均距离为2.7675天文单位(Au)，轨道偏心率为0.0758，相对黄道的轨道倾角为10.59°。谷神星的公转周期为4.6年，与地球的会合周期为1.278年，平均轨道速度为17.9千米/秒。谷神星的自转周期为9.074小时，赤道表面自转线速度为92.61米/秒。赤道面相对于公转轨道面的倾角为4°。

谷神星的表面温度在110～155K，在可见光波段的几何反照率约为0.09，从地球上观测的视星等为6.64～9.34，是火星和木星轨道之间小行星主带中最亮的太阳系小天体，但仍然难以用肉眼直接看见。2015年，曙光号探测器获得的高精度照片显示谷神星表面有大量陨击坑（图1），不过直径较大的陨击坑数目则比预期的要少，这可能是被历史上的地质活动掩盖掉了。而大量陨击坑存在中央坑和中央峰，前者被认为与冰火山过程有关。此外，有些陨击坑内存在明显高反射率的亮斑，其中最明显的一处位于直径80千米的欧卡托（Occator）陨击坑中间（图2）。近红外波段的观测表明这些亮斑与碳酸钠有关，因此推测该地貌结构可能与最近的地质活动相关。2017年2月，曙光号在谷神星北半球命名为厄谬泰特（Ernutet）的陨击坑内部及周围探测到了有机成分。谷神星表面的含碳量异常丰富，在近表层的质量丰度达20%，是碳质球粒陨石的5倍以上。

图1 曙光号拍摄谷神星表面地形图

图2 曙光号拍摄到的谷神星欧卡托陨击坑内的亮斑（左）及其坑内的断裂结构（右）

哈勃空间望远镜推测其具有岩石组成的内核与细尘埃组成的外层，且外表层之下可能含有水冰。2014年，赫歇尔空间天文台望远镜获得的远红外光谱数据表明谷神星表面多处有水蒸气排出来，并且经凯克望远镜证实其中有两处源在近红外波段的反照率较低。有多种机制来解释该现象的成因，比如表层的水冰当直接暴露在太阳辐射下时的升华，放射性内部热源导致的冰火山爆发，以及谷神星内部的地质活动等。曙光号获得探测数据表明谷神星具有部分分异的内部结构，平均密度为2.16克/厘米³，约为地球密度的2/5。谷神星的内部结构仍不确定，其中一种三层模型假说认为最外层为冰、盐和水合矿物（如碳酸盐和黏土矿物）组成的混合物，密度为1.25克/厘米³，中间为饱和盐水层，而最内层为被含冰地幔包裹的岩石核心。相比于地球上占比0.1%的水，谷神星内部40%～50%的体积占比都是水。