海王星是一个典型的气体行星。海王星上呼啸着按带状分布的大风暴或旋风，海王星上的风暴是太阳系中最快的，时速达到2000千米。海王星的蓝色是大气中甲烷吸收了日光中的红光造成的。尽管海王星是一个寒冷而荒凉的星球，但科学家们推测它和木星、土星一下是有内部有热源的。它辐射出的能量是它吸收的太阳能的两倍多。由于海王星是一颗淡蓝色的行星，人们根据传统的行星命名法，称其为涅普顿。涅普顿是罗马神话中是统治大海的海神，掌握着1/3的宇宙。
海王星是在太阳系中的第八颗行星，它是在1846年9月23日被发现的。计算者为英国剑桥大学的大学生亚当斯，也是最早被计算下来的。德国天文学家J.G.伽勒是按计算位置观测到该行星的第一个人。这一发现被看成是行星运动理论精确性的一个范例。海王星由于距离遥远，光度暗淡，即使用大型望远镜也难看清其表面细节，因而不能依靠观测表面标志的移动来定出自转周期。在1928年通过观测谱线的多普勒位移测出它的自转周期为15.8/h，贝尔通等从分析约300次红外观测中定出的，海王星的快速自转使它的扁率达1/50（即赤道半径比极半径约长500km）。在1968年4月7日曾出现海王星掩恒星事件，通过这个事件准确的得出了它的赤道直径50950km，与目前的最新数据相差很小。如果用永远镜观看海王星，它则呈绿色。
海王的大气中含有丰富的氢和氦，大气温度大约为-205℃，这个值高于从太阳辐射算得的期望值，由些说明海王星的大气下要么存在着温室效应，要么它有热源。在1932年证实了海王星光谱红外区的强吸收线为甲烷引起。1846年，W.拉塞尔发现逆行的海卫一，据计算它正接近海王星，将来也许会碎裂成为海王星的环，1949年发现海卫二。从地球上来看，遥远的海王星常常隐身于宝瓶座星系不被人们发现。直到一天，人们发现天王星运动方式有点怪异，通过计算和推算才发现了海王星。在天王星被发现后，人们注意到它的轨道与根据牛顿理论所推知的并不一致。因此科学家们预测可能是因为存在的另一颗遥远的行星影响了天王星的轨道。
正是基于以上的预测，在1846年9月23日首次观察到海王星。它所出现的地点非常靠近于亚当斯和勒威耶根据所观察到的木星、土星和天王星的位置经过计算独立预测出的地点。于是一场关于谁先发现海王星和谁享有对此命名的权利的国际性争论产生于英国与法国之间。现在将海王星的发现共同归功于他们两人。后来的观察显示亚当斯和勒威耶计算出的轨道与海王星真实的轨道偏差相当大。也就是说，如果搜寻海王星的时间早几年或晚几年，人们将无法在预测的位置或其附近找到他。