瑞士日內瓦天文臺的天文學家史帝芬·奧戴利等人（Stéphane Udry）於2007年4月24日使用歐洲南方天文臺位於智利拉西拉天文臺（La Silla Observatory）3.6公尺望遠鏡的高精度視向速度行星搜索器（High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher）發現格利澤581d。該研究小組使用徑向速度法來搜尋行星，這種方法可以根據主恒星軌道受到重力的影響程度來測量行星的質量與大小。
研究小組判斷格利澤581d的質量上限為格利澤581b的壹半，所以它的質量最多為44倍地球質量。在這種情況下，格利澤581d的密度將會與土星內部核心的物質密度相當，甚至達到HD 149026b的程度。