Au moins trois  planètes gravitent autour de Gliese 581 : la première, connue depuis 2005, est une planète géante, comparable à Neptune (15 masses terrestres environ et orbitant autour de son étoile en 5,4 j);  la seconde est une planète à peine cinq fois plus massive que la Terre, et avec un rayon seulement 50% supérieur (soit quelque chose comme 9500 km); de fortes présomptions existent également sur l'existence d'une troisième planète  d'une masse huit  fois supérieure à celle de la Terre et ayant une période de révolution 84 jours.

C'est la découverte, en avril 2007, de la seconde planète, qui a fait le plus sensation, car c'est la première planète tellurique extrasolaire connue. Cette découverte a été faite, sous la direction de Michel Mayor, avec  l'instrument HARPS (High Accuracy Radial Velocity) qui équipe un télescope de 3,6 m de l'ESO, situé à La Silla au Chili. Cette planète, nommée Gliese 581c (Gl581c) accomplit sa révolution autour de Gliese 581 en 12,9 jours et circule sur une orbite d'un rayon 14 fois inférieur à celui de l'orbite terrestre (environ 11 millions de km contre 149 millions). Malgré cette petite distance, la température faible de l'étoile centrale autorise une température à la surface de la planète qui pourrait être comprise entre 0° et 40°C. S'il existe une atmosphère autour de cette planète, et si la pression de celle-ci convient, il n'est pas exclu que de l'eau liquide puisse y exister.