Küçük ve kayalık bir çekirdeği saran buz ve gaz katmanlarından oluşur. Gezegenin mavi-yeşil atmosferinde belirgin birkaç fırtına sistemi dikkati çeker. Çapı Dünya’nınkine yakın olan Büyük Kara Leke ve Küçük Kara Leke bunların en belirgin olanlarıdır.
Güneş’e uzaklık: 4.498.252.900 km (30,07 AB)
Dolanma süresi: 164,79 yıl
Dönme süresi: 16,11 saat
Yarıçap: 24,76 km (3,88 dünya yarıçapı)
Kütle: 17,15 dünya kütlesi
Hacim: 57,7 dünya hacmi
Yoğunluk: 1,76 g/cm3
Yüzey sıcaklığı: -214 °C
Yüzeyindeki kütleçekimi: 8,43 m/s2
Atmosfer bileşenleri: H2, He, CH4
Uranüs keşfedilmeden önce iki astronom tarafından görülmüş ancak yıldız zannedilmiştir. Uranüs'ün yörüngesi çok duyarlı hesaplandığında gözlemlerle uyuşmamıştır. Uranüsün konum gözlemleri yaklaşık 40 yıl biriktikten sonra kuramsal konumla gözlemsel konumu uyuşmuyordu. Bu fark Uranüs dışında Güneş sisteminde bilinmeyen bir gezegenden kaynaklanıyor olmalıydı. Bunun kütlesi ve yörünge elemanları hesaplandı, hesaplardan ~1° uzaklıkta gözlenebildi (1846 sonlarında). İsmi, gezegen bulunmadan birkaç ay önce verilmiştir. Neptün, Satürn'ün oğlu ve okyanus diplerinin hükümdarıdır.
Bu gezegenin mekanik ve elektronik bilgisayarların olmadığı, az sayıda ve büyük yanılgılı gözlemlere dayanarak bulunması matematiğin ve Newton çekim yasasının büyük bir başarısıdır.
Yüzeyinde 5 büyük leke vardır (3'ü parlak ikisi karanlık). Bu lekelerin büyüklüğü ve konumu zamanla çok az da olsa değişmektedir. Atmosferi amonyak ve metandan oluşmuştur.
Ortalama yoğunluğu ve çekim etkisinin fazla olması, çekirdeğin kayalık materyalden oluştuğunu gösterir. Manto buzdandır.
Yerden yapılan gözlemlerden Neptün'ün yay şeklinde yarım bir halkası olduğu zannediliyordu. Voyager-2 halkanın bütün olduğunu ancak, bazı bölgelerinin çok parlak olduğu görülmüştür. 5 tane halkası vardır.
Uyduları: Triton ve Nereid (bunlar mitolojide Neptün'ün muhafızlarıdır). Voyager-2 ile ~6 tane daha yeni uydu keşfedilmiştir. Bunlara bulunduğu yıl ve sıra sayısını gösteren isimler verilmiştir (1989N1, 1989N6 gibi). Buradaki N kısaltması Neptün anlamındadır.