Aufgrund seltsamer Bahnstörungen des Planeten Uranus wurde ein achter Planet im Sonnensystem vermutet. Durch genaue Berechnungen konnte dieser schließlich 1846 auf der erwarteten Position gefunden werden. Somit ist Neptun der einzige Planet, der durch eine mathematische Vorhersage entdeckt wurde. Neptun ist der äußerste der vier Gasplaneten und benötigt auf seiner fast kreisrunden Bahn 165 Erdjahre für eine Umkreisung der Sonne in 30 AE Entfernung. Seine Masse ist vergleichbar zu der des Uranus und beträgt 1⋅1026 kg. Unter den Gasplaneten im Sonnensystem ist er derjenige mit der höchsten Dichte. Im Gegensatz zu Uranus hat er auch eine weitaus geringere Achsenneigung bei einer vergleichbaren Rotationsdauer um die eigene Achse von 16 Stunden.

Bilder vom Vorbeiflug der Voyager 2 Sonde aus dem Jahr 1989 zeigten deutliche Zeichen von Aktivität in der Gashülle. Ähnlich zum „Großen Roten Fleck“ auf dem Jupiter war bei Neptun ein „Großer Dunkler Fleck“ auf den Bildern zu sehen. Dieser Fleck konnte aber Jahre später nicht mehr mit dem Hubble Teleskop entdeckt werden. Daher vermutet man, dass die Wetterereignisse auf dem Neptun eher kurzlebig sind.

Neben einem feinen Ringsystem sind bis 2019 noch 14 Neptunmonde bekannt. Der weitaus größte Mond Triton wurde bereits 17 Tage nach Neptun entdeckt. Da Triton Neptun relative nahe umkreist, geht man davon aus, dass er in ca. 100 Millionen Jahren von der Schwerkraft des Planeten zerrissen wird und sich seine Bestandteile zu einem Ringsystem –ähnlich dem des Saturn- wandeln werden.

1989 konnten beim Vorbeiflug der Voyager 2 Sonde Bilder von der Oberfläche dieses Mondes gemacht werden. Die 1977 gestartete Voyager 2 erreichte als bisher einzige Sonde Neptun nach 12 Jahren Flugzeit und lieferte erste direkte Daten, bevor sie unser Sonnensystem verließ. Für die nächste Zukunft sind keine weiteren Missionen zum Neptun geplant.