天王星和海王星的内部和大气构成和更巨大的气态巨行星不同，天文学家设立了冰巨星分类来定义它们。天王星拥有27颗已知天然卫星，其中有5颗规模较大，另外还有13条较为暗弱的行星环。
天王星大气的主要成分是氢、氦、甲烷和氘。据推测，其内部可能含有丰富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰组成，可能含有水。内核由冰和岩石组成。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度为49K。
在古代人们就熟知五颗行星水星、金星、火星、木星、土星，与它们相比，天王星的亮度也是肉眼可见的。但天王星亮度较暗、绕行速度缓慢，并且由于那时望远镜观测能力不足，被古代的观测者认定为是一颗恒星。天王星在被发现是行星之前，已经被观测了很多次，但都把它当作恒星看待。最早的纪录可以追溯至1690年约翰·佛兰斯蒂德，在星表中将其编为金牛座34，并且至少观测了6次。法国天文学家pierre charles Le monnier在1750至1769年也至少观测了12次，包括一次连续四夜的观测。
威廉·赫歇尔在1781年3月13日于他位于英格兰萨默塞特郡巴斯城新国王街19号自宅的庭院中观察到这颗行星，但在1781年4月26日最早的报告中他称之为彗星。赫歇尔用他自己设计的望远镜“对这颗恒星做了一系列视差的观察”。他在他的学报上的记录着：“在与金牛座ζ成90°的位置……有一个星云样的恒星或者是一颗彗星。”在3月17日，他注记着：“我找到一颗彗星或星云状的星，并且由他的位置变化发现是一颗彗星。”当他将发现提交给皇家学会时，虽然含蓄的认为比较像行星，但仍然声称是发现了彗星：“当我首次看到这颗彗星时，我所使用的光学倍率是227。从经验中我知道，恒星直径不会随光学倍率成比例放大，如行星那样；因此我将倍率设成460与932，结果发现彗星直径随光学倍率成比例放大，如同它应该在它不是颗恒星的推测下，而我比较过的恒星直径不会以相同比率增加。更进一步说，被光学放大的彗星已远超过其光度所允许，它看来在强大倍率下朦胧且不清楚，而根据我几千次观测我知道这些恒星会保留其光泽与清晰。结果显示我所臆测的有充足根据，这证明是我们最近观察的彗星。”
赫歇尔将他的发现通知皇家天文学家内维尔·马斯基林，4月23日收到信件的马斯基林语无伦次的回复说：“我不知该如何称呼它，它在接近圆形的轨道上移动很像一颗行星，而彗星是在很扁的椭圆轨道上移动。我也没有看见彗发或彗尾。“当赫歇尔继续谨慎的以彗星描述他的新对象，其他的天文学家已经开始做不同的怀疑。芬兰-瑞典天文学家安德斯·约翰·莱克塞尔估计它至太阳的距离是地球至太阳的18倍，而没有彗星曾在近日点四倍于地球至太阳距离之外被观测到。