海王星是太阳系中最外缘的一颗巨行星，赤道直径49,500公里。如果海王星上有洞，它能容纳近60个地球。海王星每165年绕太阳一周。海王星上的一天为16小时6.7分钟。
海王星的内部是熔岩、水、液氨和甲烷的混合物组成的。外面的一层是氢、氦、水和甲烷组成的气体的混合物。甲烷赋予了海王星云层蓝色的外观。
海王星云层的平均温度为零下193摄氏度至零下153摄氏度，大气压约为1-3帕。
海王星上有明显的狭长而明亮的云层，它与地球上的藤蔓状云十分相似。在北半球的低纬度，“旅行者”号曾拍到过条状云投在下层云体上的阴影。
海王星是个多变的行星，它有几个巨大的黑斑，让人想起木星风暴“大红斑”。最大的一个“大黑斑”有地球那么大。
海王星上也有像其它行星一样的强风。相对于行星的自转方向，大多数风向都是向西吹的。大黑斑附近风速可以达到每小时2000公里。
海王星有8个卫星，其中的6个是由旅行者号发现的。左图为“旅行者”号拍摄到的海王星与海卫一的的剪影。
海王星有四个狭窄而模糊的环。这些环可能是由小型陨石撞击海王星卫星而形成的尘埃组成的。
海王星是远日行星之一，按照同太阳的平均距离由近及远排列，为第八颗行星。它的亮度仅为7.85等，只有在天文望远镜里才能看到它。由于它那荧荧的淡蓝色光，西方人用罗马神话中的海神——“尼普顿”的名字来称呼它。在中文里，把它译为海王星。
海王星的赤道半径为24750公里， 是地球赤道半径的3.88倍，海王星呈扁球形，它的体积是地球体积的57倍，质量是地球质量的17.22倍， 平均密度为每立方厘米1.66克。海王星在太阳系中，仅比木星和土星小，是太阳系的第三大行星。
现在认为，海王星内部有一个质量和地球差不多的核，核是由岩石构成的，温度约为2000到3000摄氏度，核外面是质量较大的冰包层，再外面是浓密的大气层，大气中主要含有氢，还有甲烷和氨等气体。海王星是一个狂风呼啸、乱云飞渡的世界，在大气中有许多湍急紊乱的气旋在翻滚。
海王星的自转周期为22小时左右，它的赤道面和轨道面的交角是28度48分，海王星绕太阳公转的轨道很接近正圆形，轨道面和黄道面的夹角很小，只有1度8分，它以平均每秒5.43公里的速度公转，大约要164.8年才能绕太阳一周，从1846年发现到现在，它还没走完一个全程呢。
在海王星的四季中，冬季、夏季温差很小，不像地球这么显著。 由于海王星离太阳太远（约为4.5亿公里，是地球与太阳距离的30倍），在它表面每单位面积受到的日光辐射只有地球上的1/900， 日光强度仅仅相当于一个不到一米远的百瓦灯泡所发光线的强度，因此它表面温度很低，通常在零下200摄氏度以下。
到目前为止，已经发现海王星有8颗卫星。
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海王星是人们从“笔尖上发现的行星”。自天王星发现之后，人们发现对其他行星都适用的牛顿引力理论对天王星总有不大的一点偏差，观测与预报的位置总有偏离。多数天文学家认为可能在天王星之外还有一颗未知行星，正是它对天王星的摄动力才造成天王星运动的反常。有人建议，可以从这种偏差去估计摄动的大小，从而推算出未知行星的位置。然而这种工作在数学上有着巨大的困难，令人望而却步。当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。
海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明，也成为科学史上的一段佳话。
海王星的半径是24700千米，质量为地球的17.2倍，密度为1.6克/立方厘米。它与太阳的距离约为45亿千米，公转周期164.8年，自转周期17.8小时。海王星也有浓密的大气，主要由氢、氦构成，另外还有甲烷和氨。海王星的表面温度为56K，甲烷和氨大都成为固态。从海王星接受到的太阳能量来计算，它表面的温度应为46K这和实际测量值有差距，可能是它的表面温度尚未达到平衡，还在继续冷却过程中。
海王星是否有光环的问题曾数经周折，直到1989年8月旅行者2号宇宙飞船飞临它时，才最后肯定它有5道环。既然木星、土星、天王星、海王星各个都有环，那么它们的形成和演化肯定会有共同点。研究环系的形成对了解太阳系的形成和演化会有重要的价值。
海王星有8颗卫星，其中最大的卫星Triton比月球还大，它的表面温度是已知的太阳系诸星体中最低的，只有38K。红外观测发现它也有大气层，已探测到有甲烷成分。由于海王星和冥王星各自轨道形状上的差异，自1979年以来，海王星是离太阳最遥远的行星。到1999年以后，冥王星将再次成为离太阳最远的行星。
