ירחים וטבעות הם מהאובייקטים המרתקים ביותר במערכת השמש שלנו. לפני מרוץ החלל של שנות השישים, אסטרונומים ידעו שכדור הארץ, מאדים, צדק, סטורן, אורנוס ונפטון היו ירחים; באותה תקופה, רק לסטורן היה ידוע שיש לו טבעות. עם הופעתם של טלסקופים טובים יותר ומבחנים מבוססי חלל שיכולים לטוס לעולמות רחוקים, מדענים החלו לגלות עוד ירחים וטבעות רבים. ירחים וטבעות מסווגים בדרך כלל כ"לוויינים טבעיים "המקיפים עולמות אחרים.
עבור מרבית האנשים, האובייקט שניתן לראות בשמיים בלילה (ולעיתים במהלך היום) מכדור הארץ הירח, אך ירח כדור הארץ הוא רק ירח רבים מתוך מערכת השמש. זה אפילו לא הגדול ביותר. לירח של יופיטר גאנימד יש את הכבוד הזה. ובנוסף לירחים המסתובבים בכוכבי הלכת ידועים כמעט 300 אסטרואידים שיש להם ירחים משלהם.
על פי המוסכמה, גופים המקיפים כוכבי לכת ואסטרואידים אחרים נקראים "ירחים". ירחי מסלול גופים שכבר מקיפים את השמש. המונח הטכני הוא "לוויין טבעי", המבדיל אותם מהלוויינים מעשה ידי האדם ששוגרו לחלל על ידי סוכנויות חלל. ישנם עשרות לווינים טבעיים ברחבי מערכת השמש.
לירחים שונים יש סיפורי מקור שונים. לדוגמה, אסטרונומים יודעים כי ירח כדור הארץ עשוי משאריות של התנגשות עצומה בין כדור הארץ לבין חפץ בגודל מאדים בשם Theia, שהתרחש מוקדם בהיסטוריה של מערכת השמש. עם זאת, נראה כי ירחי מאדים הם אסטרואידים שנתפסו.
חומרי ירח נעים מחומר סלעי לגופים קרחיים ותערובות של שניהם. ירח כדור הארץ עשוי מסלע (לרוב געשי). ירחי מאדים הם אותו חומר כמו אסטרואידים סלעיים. הירחים של צדק הם ברובם קרחיים, אך עם ליבות סלעיות. יוצא הדופן הוא Io, שהוא עולם סלעי לחלוטין, וולקני ביותר.
ירחי שבתאי הם בעיקר קרח עם גרעינים סלעיים. הירח הגדול ביותר שלו, טיטאן, סלעי בעיקר עם משטח קרח. ירחי אורנוס ונפטון קפואים במידה רבה. בן לווייתו הבינארי של פלוטו, שרון, סלעי בעיקר עם כיסוי קרח (כמו גם פלוטו). האיפור המדויק של הירחים הקטנים יותר, שנלכדו ככל הנראה לאחר התנגשות, עדיין עובד על ידי מדענים.
טבעות, סוג אחר של לוויינים טבעיים, הם אוספים של חלקיקי סלע וקרח המקיפים את צדק, סטורן, אורנוס ונפטון. הטבעות של יופיטר התגלו על ידי וויאג'ר 1, וטבעות האוראנוס ונפטון נבדקו על ידי וויאג'ר 2.
לפחות לאסטרואיד אחד בשם Chariklo יש טבעת. הטבעת של קריקלו התגלתה באמצעות תצפיות על קרקע. בכוכבי לכת מסוימים, כולל שבתאי, יש ירחים המסתובבים במערכות הטבעת. ירחים אלה נקראים לעיתים "כלבי רועים" מכיוון שהם פועלים כדי לשמור על חלקיקי הטבעת במקום.
מערכות טבעת יכולות להיות רחבות ומאוכלסות היטב, כמו שבתאי. לחלופין, הם יכולים להיות מפוזרים ודקים, כמו אצל יופיטר, אורנוס, נפטון וצ'ריקלו. עובי הטבעות של סטורן הוא רק כמה קילומטרים, אך המערכת משתרעת סביב 67,000 ק"מ ממרכזו של שבתאי ליותר מ 13 מיליון ק"מ בהיקף הגדול ביותר שלהם. הטבעות של שבתאי עשויות בעיקר מים, קרח ואבק. הטבעות של צדק מורכבות מחומר כהה מאובק. הם דקים ומשתרעים בין 92,000 ל 226,000 ק"מ ממרכז הכוכב.
הטבעות של אורנוס ונפטון כהות גם הן. הם משתרעים על פני עשרות אלפי קילומטרים מכוכבי הלכת שלהם. לנפטון יש רק חמש טבעות, ובאסטרואיד הרחוק צ'אריקלו יש רק שתי רצועות חומר צרות ומאוכלסות צפופות סביבו. מעבר לעולמות אלה, מדענים מכוכבי הלכת חושדים כי לאסטרואיד 2060 לכירון יש זוג טבעות, וגם טבעת אחת סביב כוכב לכת ננסי בחגורת קויפר. רק זמן ותצפיות יאשרו את קיומם.
חלקיקי טבעת, שהם אבני הבניין של הטבעות, הם בדרך כלל קטנים בהרבה מאשר ירחונים. הם עשויים מאבק, חתיכות סלע וקרח, כולם נוצרים בטבעות ענק סביב עולמיהם הראשוניים. לדוגמה, לסטורן יש מיליוני חלקיקי טבעת, אך רק לוויינים מעטים שנראים כמו ירחונים. לירחונים יש מספיק משיכת כבידה בכדי להפעיל השפעה מסוימת על חלקיקי הטבעת כדי לשמור עליהם בתור בזמן שהם מקיפים את כדור הארץ.
כעת, כאשר אסטרונומים מוצאים כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים - נקראים exoplanets- סביר מאוד שלפחות לחלקם ירחים, ואולי אפילו טבעות. עם זאת, מערכות אקזו-טבעת-אקס-טבעית אלה עשויות להיות קשות למצוא, מכיוון שכוכבי הלכת עצמם - קל וחומר עם הירחים והטבעות הפוטנציאליים שלהם - קשים לאיתור בגלל זוהר הכוכבים שלהם. עד שמדענים יתכננו טכניקה לאיתור הטבעות והירחים של כוכבי לכת מרוחקים, אנו נמשיך לתהות על תעלומת קיומם.