Neptuuni avastas 1846. aastal Berliini observatooriumi astronoom Johann Galle. Galle teadis, kust otsida, tänu Prantsuse matemaatiku Urbain Le Verrier’ arvutustele. Nii Le Verrier kui ka Inglismaal tegutsenud John Adams olid aru saanud, et nähtamatu planeet avaldas Uraanile tõmbejõudu, põhjustades selle kiiruse aeglustumist või kiirenemist.
Neptuun osutus peaaegu Uraani identseks kaksikuks. See on 57 korda suurem kui Maa, kuid pöörleb üsna kiiresti – üks päev kestab vaid 16 tundi ja 7 minutit. Selle keskmine kaugus Päikesest on umbes 4 500 miljonit km ja üks aasta Neptuunil kestab peaaegu 165 Maa-aastat.
Nagu Uraanil, koosneb ka selle atmosfäär vesinikust, heeliumist ja metaanist. Selle sisemus koosneb jääst, millel võib olla kivine tuum. Kuigi atmosfäär on väga külm (-220 °C), esineb sinisel planeedil väga tugevaid tuuli ja ägedaid torme. Voyager 2 pildistas tohutu laigu, mis oli Maa suurusega.
Neptuunil on vähemalt viis tumedat, kitsast rõngast (mis on nimetatud Galle’i, Le Verrier’i, Adamsi ja teiste selle planeedi avastamisele kaasa aidanud isikute järgi).
Sellel on 13 teadaolevat kuud. Kaugelt suurim neist on Triton – jäine maailm, mis on suurem kui Pluuto. Tritonil on väga külm, mistõttu on selle õhuke atmosfäär pinnale külmunud. Siiski on seal palju aktiivseid jäävulkaane, mis paiskavad õhku gaasi- ja tolmupilvi. Triton on ebatavaline ka selle poolest, et ta tiirleb Neptuuni ümber “vales suunas” (idast läände). Tundub, et Neptuuni gravitatsioon on ta ammu endasse haaranud.
