Nằm rất xa bên ngoài Vành đai Kuiper, ở rìa ngoài cùng của hệ mặt trời, là Đám mây Oort. Nó là một lớp vỏ hình cầu gồm các thiên thể băng giá trải dài từ khoảng 2.000 đến 100.000 đơn vị thiên văn tính từ Mặt Trời. Nó chưa bao giờ được quan sát trực tiếp. Sự tồn tại của nó được suy luận từ quỹ đạo của các sao chổi chu kỳ dài, đến từ mọi hướng chứ không tập trung gần mặt phẳng hoàng đạo.

Nhà thiên văn học người Hà Lan Jan Oort đã đề xuất đám mây này vào năm 1950 để giải thích tại sao các sao chổi chu kỳ dài lại xuất hiện từ các hướng ngẫu nhiên. Người ta cho rằng đám mây này chứa hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỷ vật thể băng giá, là tàn dư từ quá trình hình thành hệ mặt trời. Chúng hình thành gần Mặt trời hơn nhưng đã bị đẩy ra ngoài do tương tác hấp dẫn với các hành tinh khổng lồ.

Đám mây Oort không ổn định. Các ngôi sao đi ngang qua và lực hấp dẫn của Dải Ngân hà đẩy các vật thể ra khỏi quỹ đạo của chúng, khiến một số vật thể bị đẩy vào bên trong hướng về phía Mặt Trời. Những vật thể đó trở thành các sao chổi chu kỳ dài mà chúng ta quan sát được. Những vật thể khác bị đẩy ra khỏi hệ mặt trời hoàn toàn, trở thành các vật thể lang thang trôi nổi trong không gian giữa các vì sao.

Chưa có tàu vũ trụ nào từng ghé thăm Đám mây Oort. Ở khoảng cách đó, ngay cả một tàu thăm dò tốc độ cao cũng phải mất hàng thế kỷ mới đến được. Nó vẫn là một trong những vùng biên giới chưa được khám phá cuối cùng của hệ mặt trời.