海王星直径为49244千米。海王星的视星等最高约为7.67等，需要借助天文望远镜才能观察。海王星对肉眼呈蓝色，西方人据此按罗马神话中的海神尼普顿的名字而命名。李善兰等人于1859年翻译《谈天》时，将其中文译文定为海王星。

海王星的大气层的化学组成以氢分子和氦为主。此外，海王星大气中还有微量的甲烷，这是使行星呈蓝色的原因之一。海王星有着强烈的风暴，测量到的风速高达2400km/h。海王星云顶温度是-218摄氏度（55K），比天王星云顶温度稍高。

据推测，海王星很可能有一个炽热的内部，其核心的温度约7000℃，和大多数已知的行星相似。海王星的质量稍大于天王星，密度稍大于天王星，而半径稍小于天王星。

海王星在1846年9月23日被发现，是仅有的利用数学预测而非观测意外发现的行星。天文学家利用天王星轨道的摄动推测出海王星的存在与可能的位置。迄今只有美国国家航空航天局的旅行者2号探测器曾经在1989年8月25日飞掠过海王星。

海王星的轨道周期（年）大约相当于164.79地球年,轨道倾角约为1.77°。海王星于2011年7月12日回到绕日公转轨道上它被发现时的那个点。

由于地球处于其365.25天周期轨道的不同地点，届时从地球看到的海王星并不会处在它被发现时在天空中的那个位置。从地球上观察，海王星冲日周期为367天，这些周期使它在2010年4月和7月以及2011年10月和11月接近1846年它被发现时的坐标。