海王星的發現曾經轟動過整個科學界，因為它是第一個由理論計算來確定其位置的行星，從而有力的支持了哥白尼的日心學說。事情是這樣的：天王星發現後，科學家們發現它的實際位置總是和理論值不符，時間拖得越長，位置相差越大。還發現，1822年以前，天王星走的較快，好像有一股力量向前拉它似的；1822年之後，它的速度忽然變慢，好像拉它的那股力量又跑到後麵去了。天王星的這種運動給人以啟示，於是有人提出在天王星外麵還有1顆大行星。按照這樣的設想，並根據天王星軌道的不規則性，兩位年輕的天文學家——英國的亞當斯和法國的勒威耶進行了大量計算，確定了未知行星的位置。1846年9月勒威耶寫信給在柏林天文台工作的加勒，告訴他計算的結果，加勒是9月23日收到信的，當晚就在勒威耶預告的位置上找到了1顆星圖上沒有的8等星，第二天晚上，加勒再次把望遠鏡對向那個天區，發現這顆星移動了，於是海王星發現了。
海王星的大小和天王星差不多，好像兩個孿生兄弟，因離我們更遠，在大望遠鏡裏僅呈淡綠色的小圓斑。
海王星自轉周期為15時48分，公轉周期為165年。它也有一年四季的變化，隻是每季更長了。大約為41年。
海王星的赤道半徑為24750千米，是地球赤道半徑的3.88倍。海王星的自轉較快，使海王星的球體變扁。它的赤道半徑比極半徑約長641千米。海王星的體積約為地球的57倍。
海王星繞太陽公轉的軌道很大，繞完太陽1圈需要1648年。從發現海王星那年起直到現在，海王星還沒有繞太陽運行完1周。海王星自轉1周為22小時左右。海王星的自轉軸和它的公轉軌道平麵間的夾角為6°12′。
人們認為海王星有個核，在核的外麵包有一層冰。表麵溫度為零下230℃。海王星上空也有厚的大氣層，大氣中有氫、甲烷和氨等氣體。大氣中有濃密的氨雲和甲烷雲布滿了海王星的上空。目前，還不知道海王星有沒有磁場、輻射帶和光環。