由於未知原因，海王星嘅熱層有750k嘅異常高溫。海王星離太陽太遠，紫外線輻射產生唔到熱。佢咁熱嘅原因可能係大氣同行星磁場入面嘅離子產生相互作用。亦有可能係來自內部並喺大氣入面消散嘅重力波。熱層有微量二氧化碳和水，可能由隕石同塵埃等行星外嘅來源沉積嘅。