Ha un diametro di 44.600 km, cioè più di 4 volte quello della Terra e dista dal Sole 4.494 milioni di Km. Il movimento di rotazione intorno al Sole (anno nettuniano) dura 165 anni terrestri e quello di rotazione sul proprio asse (giorno nettuniano) circa 16 ore terrestri: per questo motivo (la forza centrifuga è minore) e perchè è anche più denso è meno schiacciato ai poli di Giove, Saturno e Urano.
La temperatura raggiunge valori che si aggirano sui -230 °C e si notano su di esso delle nubi di CH4 (metano, che è uno dei componenti di partenza per gli esseri viventi).
La scoperta di Nettuno fu fatta a tavolino, col solo calcolo matematico, il 31 agosto 1846 dall' astronomo francese Le Verrier (*).
Otto sono i satelliti attualmente noti che ruotano intorno a Nettuno: i primi due, Tritone e Nereide furono scoperti con strumenti a terra, gli altri dalla sonda Voyager. Il primo, del diametro di circa 5.000 Km (quanto quello di Mercurio), fu scoperto poco tempo dopo il pianeta; il secondo è caratterizzato da un' orbita estremamente eccentrica.
(*) In questi anni del 1800 si comincia la costruzione di telescopi newtoniani di circa 1 m di diametro, essendo grandemente migliorata la tecnologia della produzione di superfici curve. I telescopi ottici si dividono in due categorie: 1) galileiani fondati sull'uso di lenti di ingrandimento; 2) newtoniani fondati sull'uso di specchi concavi. Con i primi siguarda direttamente l'oggetto, con i secondi si guarda, con un obiettivo munito di lenti, la sua immagine riflessa e ingrandita. I telescopi moderni sono tutti newtoniani, perché essi sono esenti da aloni colorati lungo i bordi dell'immagine (aberrazione cromatica).