Le système solaire s'est formé il y a environ 4,6 milliards d'années à partir d'une région dense d'un nuage moléculaire. Sous l'effet de la gravité, la matière s'est contractée. Même une rotation initiale faible devient importante lorsque le rayon diminue, par conservation du moment angulaire.
La matière ne peut donc pas tomber entièrement vers le centre. Les collisions dissipent les mouvements désordonnés tout en préservant une rotation globale, ce qui aplatit le nuage en disque autour de la protoétoile. Cette étape explique pourquoi les grandes orbites planétaires sont approximativement coplanaires et orientées dans le même sens.
Dans le disque, les grains de poussière entrent en collision et peuvent s'agréger. La transition entre petits grains et corps kilométriques est complexe, car les collisions peuvent aussi fragmenter ou faire dériver les particules vers l'étoile. Des concentrations produites par la turbulence et des instabilités collectives aident probablement à franchir cette barrière.
Une fois des planétésimaux formés, leur gravité accélère l'accrétion. Des embryons planétaires apparaissent, interagissent et migrent dans le gaz. Les planètes géantes doivent accumuler un cœur et capter une enveloppe avant la dissipation du disque. Les collisions tardives façonnent les planètes telluriques et peuvent produire des satellites.
Les disques observés autour de jeunes étoiles montrent des anneaux, des lacunes, des arcs et parfois des bras spiraux. Certaines structures peuvent être sculptées par des planètes naissantes; d'autres proviennent d'instabilités, de variations de poussière ou d'effets de transfert radiatif. Une image spiralée n'est donc pas une preuve automatique de planète.
La composition du disque varie avec la température. Au-delà de certaines lignes de condensation, des glaces peuvent survivre, augmentant la quantité de solide disponible. Les mouvements ultérieurs des planètes ont toutefois mélangé le matériau, si bien que la position actuelle ne raconte pas toute l'histoire.
La spirale intervient surtout dans les ondes de densité et les trajectoires de matière à l'intérieur du disque. Le disque lui-même est un résultat de la rotation et de la dissipation. La formation planétaire est un processus d'assemblage, de migration et de réorganisation, non une simple marche ordonnée vers l'extérieur.