海王星是从太阳向外数的第八颗行星，也是目前八颗行星中平均距离太阳最远的一颗。它与天王星同属冰巨行星：大气外层以氢和氦为主，含少量甲烷，内部模型则需要较多水、氨、甲烷及岩石等重成分。海王星的蓝色与甲烷吸收有关，但现代校准显示它并不像某些早期增强图像那样呈深钴蓝色。
JPL参数表给出海王星平均半径24,622千米、质量约1.024092×10²⁶千克。它平均距太阳约45亿千米，即约30.1天文单位，绕太阳一周约164.8个地球年；自1846年被发现后，直到2011年才完成一整个公转周期。海王星一天约16.1小时，自转轴倾斜约28度，因此同样有季节，只是每个季节延续约四十个地球年。
海王星并非先由偶然扫视确认。天文学家从天王星轨道的细小偏差推算外侧可能存在未知行星，勒维耶等人的计算引导加勒和达雷斯特在1846年找到它，成为数学预言推动观测发现的经典案例。英文名Neptune来自罗马神话中的海神；中文“海王星”也沿用这一对应。早期发现贡献与独立计算的优先次序具有历史细节，不能简化成单一人物独力完成。
尽管接收到的太阳能很少，海王星大气仍极为活跃。旅行者2号和后续望远镜观测到高速纬向风、明亮甲烷冰云以及会出现、变化或消失的暗斑风暴。NASA资料给出的最高风速可超过每小时2,000千米。暗斑不是永久固体标记，其位置和寿命会变化；编辑插画只能表达典型天气，不能代表某一日期的实时云图。
海王星向外释放的能量多于从太阳接收的能量，内部热源被认为参与驱动天气。它的磁轴与自转轴显著倾斜，磁场中心也偏离行星中心，形成复杂磁层。更深内部可能由高温高压的离子流体和富重元素区域组成，但结构、核心边界及“钻石雨”等说法依赖实验和理论推断，后者不能当成探测器已经直接观测到的现象。
海王星拥有暗弱的环和多颗卫星。最大的海卫一特里同沿逆行轨道运行，表面曾被旅行者2号拍到疑似氮气喷泉，常被认为是被捕获的柯伊伯带天体。它的轨道会通过潮汐作用逐渐改变，极长时间后可能靠近海王星并解体。卫星总数会随新发现和轨道确认变化，因此档案避免使用易过时的固定计数。
旅行者2号在1989年完成迄今唯一一次海王星近距离飞越，此后主要依靠哈勃、韦布和大型地面望远镜持续监测。海王星无法用肉眼看到，需要望远镜和准确星图，普通设备中多呈很小的蓝灰色圆斑。档案参数为长期基准；实时距离、亮度、风暴和卫星位置应查询对应日期的数据，内部结构与长期气候仍存在显著模型限制。