與天王星同屬於冰巨星的雙胞胎--海王星，是唯一利用數學預測，而非有計劃的觀測發現的行星。當天王星被發現之後，天文學家們注意到，計算推測出的天王星軌道 和實際觀測的軌道，存在無法忽視的差異。
法國的天文學教師奧本·勒維耶在1846年給出的結論是，必須有另一顆還未被發現的行星 在幹擾天王星的軌道運動。隨後他獨立完成了海王星位置的推算，在1846年9月23日晚間，海王星被發現了，與勒維耶預測的位置相距不到1°。
由於海王星距離地球太遠，亮度僅為7.85等，只有在天文望遠鏡裡才能看到它，人們對它所知甚少。直到1989年8月25日，旅行者2號在經歷了12年的旅程之後到達海王星，人類才第一次獲得海王星的影像和數據資料。
自從冥王星被踢出八大行星之列，海王星就成了距離太陽最遠的行星。距離太陽平均30個天文單位，也就是45億公裡，海王星公轉一周需要165年。它的自轉軸傾斜角度28°和地球火星接近，因此也有明顯變化的四季，只是4個季節各持續40個地球年...
海王星的質量約是地球的17倍，它的表面擁有太陽系最強的風暴，在赤道上向西吹得風速高達每小時2160公裡。當旅行者2號在1989年飛掠海王星時，觀察到它有和木星大紅斑類似的地球直徑大小的風暴大黑斑，在其南面還有一個稍小一點的風暴斑。
當哈勃望遠鏡升空時，天文學家們很想看看這些風暴，是否會像木星大紅斑那樣能持續幾百年。但是當哈勃望遠鏡在1999年指向海王星時，這些風暴已經消失了。
我們之前提到 海王星是離太陽最遠的行星，所以你可能會認為它會是溫度最低的。但是實際上，海王星的表面平均溫度比天王星稍高。海王星從內部輻射熱量，而天王星幾乎不會散發任何多餘的熱量。這可能是因為數十億年前，一個巨大的地球大小的天體撞擊天王星，不僅傾斜了它的轉軸，而且耗盡了它所有的原始熱量。現在，海王星更加活躍的天氣可能部分歸結於這種更高的內部熱量。
海王星的大氣成分和天王星類似，80%是氫，19%是氦，也存在著微量的甲烷。主要的吸收帶出現在600納米以上波長的紅色，和紅外線的光譜位置。與天王星比較，它的吸收是大氣層的甲烷部分，使海王星呈現比天王星更加藍色的色調。
它的南極現在類似於地球南半球夏天，而較高的溫度使得甲烷蒸發到南半球上空，而北半球因為寒冷使得上層大氣層中的甲烷是被凍著的，這也形成了太陽系的另一個奇觀--凍雲。
和其他氣態行星一樣，海王星也有著行星環系統，儘管它非常黯淡，物質稀少，平常很難觀察到，但旅行者2號當年也曾清楚地拍攝到海王星的行星環。
海王星有14顆已知的天然衛星，其中最大的、也是唯一擁有足夠質量成為球體的海衛一（Triton），在海王星被發現17天以後就被威廉·拉塞爾發現了。它的直徑約2700公裡，質量遠遠超過了海王星其他13顆衛星的總和。
海衛一和其他行星的大型衛星有明顯的不同，它運行在逆行軌道，其軌道公轉方向與行星的自轉方向相反。這說明它很可能是被海王星俘獲的，一個來自柯伊伯帶的天體，使它被鎖定在同步軌道上。而由於它的逆行軌道，在未來14到36億年內，它會因為潮汐作用的影響，將緩慢的經螺旋軌道接近海王星，直到和海王星相撞或者被撕裂成一個新的環。
海衛一有一層稀薄的大氣，地質活動活躍，其表面非常年輕，很少有撞擊坑。海衛一的地質活動和內部熱量有可能使得它底部有一個液態的水層，加上氨一類抗凍劑的存在，更提高了液態水的可能性。而誰又能知道水中生活著什麼東西呢？