开始，赫歇耳使用的是能够放大270倍的目镜镜面，接着更换成能够放大460倍的，最后又使用了能够放大930倍的目镜面。更换目镜镜面是判断恒星还是行星或彗星的一种观测方法。在更换目镜镜面后，星体如果变大，则该星体属于行星或彗星；星体如果不变，则该星体是属于恒星。
赫歇耳更换目镜镜面后，发现星体增大，这说明他所观测到的那颗星是属于行星或彗星。但是，自从天文望远镜发明以来，虽然发现许多新星，而行星却从未增加过一颗，所以当时不论哪位天文学家，都认为在太阳系里围绕太阳转动的只有水星、金星、火星、木星、土星和地球等六大行星而已。
传统的偏见，使赫歇耳不敢相信这是太阳系里的另一个新成员——行星，于是，赫歇耳便似是而非地把它当成一颗遥远的彗星。
卡罗琳的观测记录簿上连续记录着：
3月19日，彗星东移。
3月25日，彗星速度加快，星体逐渐增大……
3月28日，彗星星体再增大，逐渐接近地球。
4月6日，使用放大278倍的目镜镜面观测，彗星边缘清楚可见，但是，未见周围的雾状云以及彗星尾……
一般彗星都有彗尾，即使没有彗尾的，周围也要有雾状云，对此，赫歇耳认为：“既不见彗尾，又没有雾状云，恐怕不是一颗普通的彗星。”
为了弄清这颗新星的真实身份，赫歇耳迫切需要求助于整个天文学界的帮助，希望各国天文学家都来进行对这颗新星的观测。因此，他在1781年4月26日向英国皇家学会提交了一篇名叫《一颗彗星的报告》的论文，阐明了他发现的这颗新星的位置和特点，并希望各国天文学家对它进行观测。
赫歇耳的报告，引起了天文学界的极大震动，许多天文学家纷纷将天文望远镜对准这颗“不平凡”的“彗星”，进行跟踪观测。可是，根据“彗星”运行轨道的计算结果表明，它不像其他彗星那样走着一条拉长了的道路而是十分近似其他行星所走的圆形轨道。“这难道是一颗新行星吗？”人们经过很长一段时间的怀疑，最终才不得不承认它的确是太阳系里的第七颗行星。
当时，赫歇耳以英国国王乔治三世的名字，给这颗新行星命名为“乔治星”。但是，忠于神话传统的英国人，把这颗太阳系的新成员，用希腊神话中的天神“伏拉纳斯”的名字来命名它，翻译成中文就叫“天王星”。
天王星的发现，突破了千百年来的传统观念，第一次扩大了太阳系疆界的范围，这无疑是人们在探索宇宙的道路上，迈出的十分了不起的一步，它对于进一步认识太阳系起着意义重大的解放思想的作用。天王星的发现，犹如在平静的池塘中投了一块石子，人们相继又发现了第八颗行星海王星、第九颗行星冥王星，乃至今天人们仍在努力寻找着第十颗行星。
天王星的世界
距离太阳的第七颗行星天王星是太阳系中的第三大行星。它的赤道直径51，800公里，每84.01地球年绕太阳公转一周，和太阳之间的平均距离是28.7亿公里。自转一周17小时14分。天王星至少有22个卫星，最大的两个是Titania和Oberon。
天王星的大气由83％的氢、15％的氦、2％的甲烷与少量的乙炔和其他碳氢化合物组成。上层大气中的甲烷吸收红光，使得天王星呈现出蓝绿色。大气层中排列着在各个纬度运行的云层，其形成机制与木星和土星鲜明的纬度云带相似。天王星中纬地区的风向与行星自转方向保持一致，风速在每秒40～160米之间。射电科学实验发现，在赤道地区，风速保持在每秒100米，但方向正好相反。
天王星最著名的特征是其倾斜的姿态。导致它保持这个不寻常的姿势的原因，可能是由于在太阳系形成的初期一个行星大小的天体与它发生过碰撞。旅行者2号发现，这个倾斜的姿势给天王星带来的最让人吃惊的影响是在给它的磁场所造成的后果，它的磁场轨迹与其自转轴有60度的夹角。行星的自转把磁场扭曲成了长长的螺旋形。磁场的成因尚未明了；原本以为在其内核和大气之间存在着的一个由水和氨水组成的导电的、超高压的海洋看起来并不存在。地球和其他行星磁场的成因据信是由于它们熔化的内核所导致的电流作用。
天王星在西方，它被命名为希腊神话中统治整个宇宙的天神－乌拉诺斯（Uranus）。天王星的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星，在太阳系中位居第三。其半径是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。
天王星的一个独特之处是它的自转方式。其它行星基本上自转轴都与公转平面接近垂直而运动，唯独天王星自转轴的倾斜度竟达到98度，几乎是以躺着的姿势绕太阳运转。
天王星大气中的主要成份是氢（83％）、氦（15％）和甲烷（2％）。在厚厚的大气之下是深达8000千米的汪洋大海，但与地球上的大海相比它的温度高得惊人，将近有4000℃，比炼钢炉里的钢水温度还高。
天王星也拥有光环，那是在1977年的一次天王星掩食恒星的观测中发现的。天王星共有11层光环，不同的环有不同的颜色，给这颗遥远的行星增添了新的光彩。
天王星已确认有20颗卫星，包括几颗新发现但暂未正式命名的卫星，是九大行星中拥有卫星最多的行星。
天王星的环
1973年英国天文学家高登·泰勒预报1977年3月10日有个恒星SAO158687将被天王星掩食。天文学家本想用此罕见相会观测天王星的大气和测定它的直径，但出乎意料地发现该恒星的亮度有几次下降。经过分析，证实这是天王星的环系造成的。起初定出5个环，后又具体定出1个主环，4个小环。主环是100公里宽的椭圆环，另外4个小环α、β、γ、δ环为宽约10公里的圆环。它们距天王星44800公里至81000公里，与土星环类似，天王星环带都位于天王星的洛希极限内，在天王星赤道面附近绕天王星旋转。1978年，用红外光拍摄到了天王星环的照片。天王星环的发现对天王星起源和演化的研究有着重要意义。1986年1月，“旅行者2号”掠过天王星时，又给我们带来了天王星环带的新的发现。它发现了一个新的窄带环和100个从地球上看不到的几乎可以穿透的带。还看到了几部分环弧，其中的颗粒直径从十几厘米至几米。在环之前发现了尘埃带，颗粒约为0.02毫米。这些环不都是圆形的，而且随着远离天王星环变得宽且透明。组成环的颗粒是极其黑暗和缺乏色彩的。提出的问题是，天王星环的成因是什么？为什么尘埃带可以存在？那几段环弧是怎么来的等。科学家们认为，天王星的窄环可能是在卫星受到彗星或流星“灾变破坏期间”同时或分别形成的。这些环中的大多数都只含有相当于半径为1～2公里的天体的质量。“旅行者2号”所看到的部分弧可能是在类似于小行星带的一个小卫星带中一些较小的迄今尚未发现的成员受冲击期间释放出的碎片所形成的短暂聚集带。随着这类碎屑弧的扩张，它们可能变成对称的几乎是透明的碎屑带，能够最终导致上述相互作用的潜在天体系统可以是由成千上万甚至几百颗小卫星组成。
它们的大小从几百到几千公里。这些小卫星可能是“旅行者2号”已经探测过的所有3个大行星系统中看到的较多较小的卫星的向内延伸的部分。小卫星簇可能在环和大卫星间提供了一个缺失环带。在靠近洛希极限处发现了这类小卫星簇并不是偶然的。洛希极限是这样一个区域，在这个区域内的行星潮汐力能够阻止大卫星的生长。科学家们推测紧缩的天王星环系统可能有一个猛烈的和混沌的过去。现在的天王星系统是由十个窄带，许多尘埃带，一些窄环弧和一群小卫星组成的。这可能是它以前的构成者本身留下的一部分，而且是正在进行的形成和丢失过程中的一个仅有的较为短暂阶段。从这一过程中将出现的天王星未来的一些环可以看出，木星、土星、海王星的环系统可能也具有类似的历史。的确环和卫星系统的某些方面如同地球上目前已知的正在漂移的大陆一样，是逐渐消失的而且是不断变化的大陆的一部分。