3I/ATLAS (désignation cométaire C/2025 N1) est le troisième objet interstellaire détecté dans le Système solaire, après 1I/ʻOumuamua en et 2I/Borisov en . Contrairement à son prédécesseur ʻOumuamua, dont la nature reste débattue, il présente sans ambiguïté une activité cométaire ; sa composition, mesurée pour la première fois avec une telle précision sur un corps venu d'un autre système stellaire, en fait un objet vraisemblablement plus ancien que le Soleil.
Le , le télescope du réseau ATLAS, financé par la NASA et installé à Río Hurtado (Chili), détecte un objet mobile d'abord catalogué comme comète non périodique sous la désignation C/2025 N1. La recherche dans les archives des trois autres télescopes ATLAS et du Zwicky Transient Facility du Caltech fournit des images de pré-découverte remontant au .
L'orbite calculée est franchement hyperbolique : son excentricité d'environ 6,1 — de très loin la plus élevée jamais mesurée dans le Système solaire — établit sans ambiguïté une origine extérieure. L'UAI lui attribue en conséquence la désignation d'objet interstellaire 3I/ATLAS.
Sa cinématique avant rencontre le rattache au disque épais galactique, ce qui en ferait un vestige de la période d'intense formation stellaire de la Galaxie (le « midi cosmique »), il y a 9 à 13 milliards d'années.
Le , alors que l'objet passe à proximité de Mars, trois orbiteurs martiens le photographient : Mars Express et ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA, ainsi que Tianwen-1 de la CNSA.
Le , l'institut SETI publie les résultats de la première recherche de technosignatures radio visant l'objet : plus de sept heures d'observation entre 1 et 9 GHz avec l'Allen Telescope Array ne révèlent aucun signal artificiel, plaçant une limite supérieure d'environ 10 à 110 watts sur la puissance d'un éventuel émetteur embarqué.
Le , une équipe menée par Martin Cordiner (NASA Goddard) publie dans Nature l'analyse des spectres obtenus avec l'instrument NIRSpec du télescope spatial James Webb : l'eau de 3I/ATLAS est enrichie en deutérium à un niveau plus d'un ordre de grandeur supérieur à celui des comètes connues — signature d'une formation à moins de 30 K dans un environnement pauvre en métaux — et son rapport méthane/eau est environ onze fois supérieur à celui de tout objet du Système solaire mesuré jusqu'alors.
Le , la CNSA diffuse les images obtenues par la caméra HiRIC de Tianwen-1 : première observation chinoise d'un objet d'espace lointain, et première imagerie de 3I/ATLAS depuis un point de vue nettement hors de son plan orbital.
Le , une équipe menée par Léa Ferellec (université de Northumbria, Royaume-Uni) publie dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l'analyse des gaz ionisés libérés lors du dégazage qui suit le périhélie. Les observations, obtenues au William Herschel Telescope de 4,2 m avec l'unité de champ intégral du spectrographe WEAVE, identifient simultanément cinq ions : diazote, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, eau et hydrocarbures. Le rapport diazote/monoxyde de carbone implique une formation à moins de −240 °C, soit aux confins glacés du système stellaire d'origine, dans des conditions analogues à celles de la ceinture de Kuiper ou du nuage d'Oort — conclusion convergente avec l'enrichissement en deutérium mesuré au JWST. La variation des rapports ioniques le long de la queue, qui ne montre qu'une décroissance marginale des ions hydrocarbonés, constitue le relevé le plus détaillé obtenu à ce jour sur un objet interstellaire .
Comme pour ʻOumuamua, l'astrophysicien Avi Loeb a suggéré que certaines anomalies de 3I/ATLAS — trajectoire proche du plan de l'écliptique, passages rapprochés de plusieurs planètes, luminosité et jets non gravitationnels — pourraient relever d'une origine technologique. L'ensemble des mesures spectroscopiques et la recherche de technosignatures menée par l'institut SETI convergent toutefois vers une explication cométaire naturelle.