Neptunuksen löysi vuonna 1846 Johann Galle, Berliinin observatorion tähtitieteilijä. Galle tiesi, mistä etsiä, ranskalaisen matemaatikon Urbain Le Verrierin laskelmien ansiosta. Sekä Le Verrier että englantilainen John Adams olivat tulleet siihen tulokseen, että näkymätön planeetta vaikutti Uranukseen vetovoimallaan, mikä sai sen hidastumaan tai kiihtymään.
Neptunus osoittautui lähes identtiseksi kaksoseksi Uranuksen kanssa. Se on 57 kertaa Maata suurempi, mutta pyörii varsin nopeasti – yksi päivä kestää vain 16 tuntia 7 minuuttia. Sen keskimääräinen etäisyys Auringosta on noin 4 500 miljoonaa kilometriä, ja yksi vuosi Neptunuksella kestää lähes 165 maapallon vuotta.
Uranuksen tavoin sen ilmakehä koostuu vedystä, heliumista ja metaanista. Sen sisus koostuu jäästä, ja sillä saattaa olla kivinen ydin. Vaikka ilmakehä on erittäin kylmä (-220 astetta C), sinisellä planeetalla puhaltaa erittäin voimakkaita tuulia ja raivoaa myrskyjä. Voyager 2 kuvasi valtavan, Maan kokoisen täplän.
Neptunuksella on vähintään viisi tummaa, kapeaa rengasta (jotka on nimetty Gallen, Le Verrierin, Adamsin ja muiden planeetan löytämiseen osallistuneiden henkilöiden mukaan).
Sillä on 13 tunnettua kuuta. Selvästi suurin niistä on Triton, jääinen taivaankappale, joka on suurempi kuin Pluto. Triton on erittäin kylmä, joten sen ohut ilmakehä on jäätynyt kiinni pintaan. Siellä on kuitenkin monia aktiivisia jäävuoria, joista purkautuu kaasu- ja pölypilviä. Triton on poikkeuksellinen myös siksi, että se kiertää Neptunusta “väärään suuntaan” (idästä länteen). Se näyttää joutuneen Neptunuksen painovoiman vangiksi kauan sitten.
