肉眼看不到海王星，其亮度介乎视星等+7.7和+8.0，比木星的伽利略卫星，矮行星、谷神星和小行星、灶神星、智神星、虹神星、婚神星和韶神星都暗。在天文望远镜或优质的双筒望远镜中，海王星显现为一个小小的蓝色圆盘，看上去与天王星很相似。蓝色来自在于它大气中的甲烷。它在视觉上的细小给研究造成了困难；多数从望远镜中获得的数据是相当有限的，直到出现哈勃太空望远镜和大型地基望远镜与自适应光学技术才获得改观。对无线电频段内海王星的观测表明，它既是连续发射又是不规则爆发的来源。这两种辐射源都被认为是由其旋转磁场产生的。在光谱的红外部分，海王星的风暴在较冷的背景下显得明亮，使得这些特征的大小和形状很容易被跟踪。
1989年8月25日，美国航天局发射的旅行者2号探测器飞越海王星，这是人类首次用空间探测器探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会，从而使人类第一次看清了远在距离地球45亿千米之外的海王星面貌。它发现了海王星的6颗新卫星，使其卫星总数增至8颗；首次发现海王星有5条光环，其中3条暗淡、2条明亮。从旅行者2号拍摄的6000多幅海王星照片中发现，海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区，它们形成了像木星大红斑那样的大黑斑。这块大黑斑沿中心轴向逆时针方向旋转，每转360°需10天。海王星也有磁场和辐射带，大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的大气层动荡不定，大气中含有由冰冻甲烷构成的白云和大面积气旋，跟随在气旋后面的是时速为640千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。
海王星与太阳的平均距离为44.96亿公里，是地球到太阳距离的30倍。海王星接收到太阳的光和热只有地球的19%于是其表面覆盖着延绵几千公里厚的冰层，外表则围绕着浓密的大气，海王星的直径公里，是地球的3.88倍体积有57个地球那么大，质量只是地球的17倍多，所以其密度也相当小，海王星以每秒5.43公里的速度绕着太阳公转公转一周需要花上164.8年，自转一周15小时57分59秒。
海王星的磁场和天王星的一样，位置十分古怪，这很可能是由于行星地壳中层传导性的物质的运动而造成的。
天王星，为太阳系八大行星之一，是太阳系由内向外的第七颗行星，其体积在太阳系中排名第三，质量排名第四，几乎横躺着围绕太阳公转。封面图为旅行者2号飞掠天王星最近时拍摄的照片。
天王星是第一颗使用望远镜发现的行星。威廉·赫歇尔在1781年3月13日于自宅庭院中发现了这颗行星。