La présence de molécules très volatiles dans les noyaux cométaires, la similarité de leur composition avec la matière interstellaire suggèrent fortement que ces corps ont retenu sous une forme quasi intacte la matière présente dans la Nébuleuse solaire primitive. D'où l'intérêt de l'étude des comètes pour comprendre l'histoire de notre Système solaire.
Cependant, les comètes ont pu retenir des compositions différentes, et subir des histoires diverses, suivant leur lieu de formation dans le Système solaire.
Le nuage de Oort serait sphérique et s'étendrait jusqu'à près de 100000 unités astronomiques du Soleil. Il pourrait contenir environ mille milliards de comètes. Des perturbations occasionnelles (par des étoiles proches du Soleil) peuvent à nouveau changer les orbites de ces comètes et les réinjecter vers le Soleil. Ce sont alors des comètes dynamiquement nouvelles. Elles sont caractérisées par une gamme étendue de périodes orbitales, et des orbites inclinées au hasard sur l'écliptique (le plan dans lequel tournent toutes les planètes). Les comètes P/Halley et Hale-Bopp sont de telles comètes. Le Nuage de Oort est donc un réservoir de comètes.
Les orbites de telles comètes peuvent cependant évoluer : elles deviennent alors des comètes à courte période, gardant leur faible inclinaison sur le plan de l'écliptique. Les comètes dites de la famille de Jupiter, de faible inclinaison et de période inférieure à 20 ans, auraient ainsi évolué à partir de la Ceinture de Kuiper, qui constituerait ainsi notre deuxième réservoir de comètes.
Certains astéroïdes ont été découverts entre Jupiter et Neptune, sur des orbites à forte excentricité : ce sont les Centaures. Ils pourraient être des objets en migration provenant de la Ceinture de Kuiper. L'un d'entre-eux, (2060) Chiron, présente même une activité cométaire (il a été renommé comme la comète 95P/Chiron).
Longtemps simple hypothèse, la Ceinture de Kuiper est devenue une réalité en 1992 avec la découverte de l'objet trans-Neptunien 1992 QB1. Depuis, plusieurs centaines d'objets trans-Neptuniens ont été découverts. La planète Pluton ne serait que le plus gros représentant de cette classe d'objets.
Un test puissant permettant de comprendre l'origine de l'eau cométaire et de la comparer à l'eau terrestre est la mesure de la proportion de deutérium dans l'eau. Le deutérium (D) est un isotope de l'hydogène : son atome contient un neutron en plus du proton unique de l'hydrogène normal. Hydrogène et deutérium ont les mêmes propriétés chimiques, mais des propriétés physiques différentes dues à leur différence de masse. Le deutérium ne représente que 1/30000 de l'hydrogène du milieu interstellaire ou de la Nébuleuse primitive pré-solaire.
Il a été possible d'observer HDO et de mesurer ainsi le rapport deutérium/hydrogène dans l'eau de quelques comètes. On trouve ainsi un enrichissement en deutérium d'un facteur 10 par rapport au milieu cosmique (où D/H = 1/30000) et à la Nébuleuse primitive qui a donné naissance au Système solaire. Cependant, la concentration en deutérium est deux fois plus élevée dans l'eau cométaire que dans l'eau terrestre. Ce qui suggère une autre origine pour l'eau terrestre. Peut-être à partir de météorites carbonées, qui auraient le bon rapport D/H.
Mais cette conclusion n'est peut-être pas définitive. Elle est basée sur l'étude du deutérium dans seulement trois comètes, toutes à longue période, provenant du nuage de Oort. On ignore encore tout de ce rapport pour les comètes à courte période, qui ont probablement été plus nombreuses à percuter la Terre, et qui ont suivi une histoire différente.
L'apport de matière organique extraterrestre est par ailleurs attesté par l'analyse des météorites. Certaines d'entre elles, les chondrites carbonées, contiennent, outre un matériau organique insoluble de nature mal définie (goudron), certaines molécules organiques parfaitement identifiables, dont des composés complexes incluant même des acides aminés (glycine, alanine, acide glutamique...). Ces molécules complexes ne sont présentes qu'en quantités infimes, et il faut toutes les ressources sophistiquées de la microanalyse chimique moderne pour les identifier. On voit ainsi ce que l'on peut espérer des retours sur Terre d'échantillons cométaires.
Tout ceci rappelle l'ancienne hypothèse de la panspermie selon laquelle la vie aurait pu être transportée sur Terre par des spores provenant de mondes extérieurs. Mais il y a une différence fondamentale : comètes et météorites ne nous auraient apporté que les briques à partir desquelles la vie aura pu se construire, et non pas la vie elle-même.