海王星同太阳的平均距离约44.96亿千米，是地球到太阳距离的30倍。海王星接收到太阳的光和热，只有地球的1‰。表面平均温度-220℃（云），那里覆盖着几千千米厚的冰层，外面围绕着浓密的大气，成分主要是氢、氦和甲烷，大气压力为地球的100倍，海王星的直径49500千米，是地球的3.88倍，海王星有57个地球那么大，质量只有地球的17倍多，平均密度也很小。海王星绕太阳公转的一周，等于地球上的164.8年；平均速度为5.43千米／秒；自转一周是24小时左右。海王星有两颗卫星：海卫1和海卫2。
海王星是一个寒冷而荒凉的星球。海王星到太阳的距离比天王星到太阳的距离远一半，可是它的表面温度却同天王星相近，人们推测海王星内部自己有热源。科学家们对这颗遥远的星球也很感兴趣，一方面是过去对它了解很少，另一方面开展对海王星的研究有利于探讨太阳系各行星的起源。
这只有依靠宇宙飞船来进行近距离探测了。
1989年8月24日，“旅行者2号”按时飞临距海王星4827千米的上空。不断地拍摄了成千上万张彩照，给海王星画了像。由于此时它离地球约45亿千米，信息隔了4小时多才传到地球。
这次“旅行者2号”发回的照片加以证实了，并且显示出海王星有五条光环，其中两条比较明亮。海王星成为太阳系中继土星、木星、天王星以后发现的第四颗带环的行星。
“旅行者2号”在海王星的南极附近发现了两条巨大的黑色风云带，宽约4345千米，还发现一块大黑斑，有地球那么大。海王星也有磁场和美丽的极光。它的大气中含有冰冻的碳氢化合物气体形成的云彩，大气层动荡不定，有巨大的气旋，气旋过后是一连串的风暴，时速达640千米。
还发现了烟雾，这是甲烷受到太阳光照射而产生的。