海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的行星，体积是太阳系第四大，但质量排名是第三。海王星在直径和体积上小于天王星，质量却大于天王星。
海王星的轨道半长轴为30.07天文单位，公转周期大约相当于164.79地球年，质量为17.147地球质量，半径为3.86地球半径。
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。
从地球上观察，海王星冲日周期为367天，自转周期（日）是15小时57分59秒。由于它的自转轴倾角为28.°，与地球（23°）相近，因此，海王星经历了与地球相似的季节变化。但海王星的长轨道周期意味着四季持续40地球年。
海王星大气层85%是氢气，13%是氦气，2%是甲烷，除此之外还有少量氨气。在大气层中的甲烷，只是使行星呈现蓝色的一部分原因。因为海王星的蓝色比有同样份量的天王星更为鲜艳，因此应该还有其他的成分对海王星明显的颜色有所贡献。
海王星的大气层可以细分为两个主要的区域：低层的对流层，该处的温度随高度降低；和平流层，该处的温度随着高度增加。两层之间的边界，对流层出现在气压为0.1巴(10kpa，1巴=0.1mpa=100kpa，约等于地球上1个标准大气压)处。平流层在气压低于10至 10微巴(1-10pa)处成为热成层，热成层逐渐过渡为散逸层。
海王星有太阳系最强烈的风，风速高达2100km\/h。他的云顶的温度是-218c（55K），是太阳系最冷的地区之一。海王星核心的温度约为8000c，和大多数已知的行星相似。
此外，海王星有磁场和极光。还有因甲烷受太阳照射而产生的烟雾。
人类对于海王星的探索是连续的：先是发射的航天器在北半球发现了大黑斑，是一个欧亚大陆大小的飓风系统，类似木星上的大红斑。后来，太空望远镜发现了类似大黑斑的一场新的风暴。大黑斑失踪的原因，可能是来自行星核心的热传递扰乱了大气均衡并且打乱了现有的循环样式。以后，又发现了比大黑斑移动得更快的滑行车；还有比滑行车移动得更快的云团。
小黑斑是一场南部的飓风风暴。它最初是完全黑暗的，接着一个明亮的核心逐渐形成，并且出现在大多数最高分辨率的图像上。
海王星的南极比其表面平均温度（大约为-200c）高出约10c。这样高出的温度足以把甲烷释放到太空，而在其它区域海王星的上层大气层中甲烷是被冻结着的。
海王星在类木行星中的一个独有特点就是高层云彩在其下半透明的云基区域投下阴影。
海王星也有光环。这些行星环有一个特别的“堆状”结构，可以归结于附近轨道上的小卫星的引力相互作用。不过，在地球上观察的结果表明，海王星的环比原先以为的更不稳定。这也说明，海王星和天王星之间的一个区别是典型气象活动的水平，海王星的天气特点是极端活跃的。
海王星有14颗已知的天然卫星。其中最大的、也是唯一拥有足够质量成为球体的是海卫一。与其他大型卫星不同，海卫一运行于逆行轨道，说明它是被海王星俘获的，大概曾经是一个柯伊伯带天体。他与海王星的距离足够近使它被锁定在同步轨道上，他将缓慢地经螺旋轨道接近海王星，当它到达洛希极限时最终将被海王星的引力撕开。海卫一是太阳系中被测量的最冷的天体，温度为-235c（38K）。
人类仍在构想对海王星的探测任务，计划发送探测器登陆海卫一，甚至抵达木卫二或土卫六，并探测海王星的大气层。
宇宙奥秘无限，人类探索永无止境。