La plus éloignée depuis le déclassement de Pluton, Neptune est la 8e et dernière planète du système solaire et la plus lointaine des géantes gazeuses. Son nom vient du dieu romain des océans, Neptune (Poséidon dans la mythologie grecque).

Elle a été observée par l'astronome allemand Johann Gottfried Galle le 23 septembre 1846. Son existence avait été prédite de façon indirecte par les astronomes Urbain Le Verrier en 1843 et John Couch Adams en 1846 qui avaient prévu par calcul la région de l'espace où on pourrait la trouver. Elle est formée d’hydrogène, d’hélium, avec des traces d’hydrocarbures et d’azote. C'est le méthane qui lui donne sa couleur bleue.

Légèrement plus petite qu'Uranus, elle est plus massive (près de 103 000 milliards de milliards de tonnes contre 86 000 pour Uranus) car plus dense. C'est la plus dense des quatre planètes géantes gazeuses (1,64).

Après la découverte d'Uranus en 1781 par William Herschel, on découvre que sa trajectoire autour du soleil n'est pas exactement celle prévue par les calculs. Parfois, Uranus ralentissait sur son orbite, et parfois, elle accélérait, ce qui pousse les astronomes à penser qu'une autre planète existe et perturbe légèrement l'orbite d'Uranus. L'observatoire de Paris demande alors à Urbain Le Verrier de chercher la planète. Grâce à ses calculs qui ont permis de trouver la position de la planète. Il l'a trouve en 1846, elle a été trouvée très rapidement à l'observatoire de Berlin suite à ses calculs.

Plusieurs noms ont été envisagés suite à sa découverte : Océan, ou bien Le Verrier (nom du découvreur). Mais c'est le nom de Neptune, d'après le dieu romain de la mer, qui est choisi, notamment car ce nom correspondait à celui des autres planètes, qui portent tous le nom d'un dieu de la mythologie romaine.

Neptune mesure 49 244 kilomètres de diamètre, ce qui en fait la plus petite géante gazeuse du système solaire. Elle fait 17 fois la masse de la Terre, et 4 fois son diamètre. Par rapport à sa taille, elle est très massive, Uranus, bien que légèrement plus grande, est moins massive. Neptune, tout comme Uranus, est placée dans la catégorie des géantes glacées, il s'agit d'une sous-catégorie de géante gazeuse dont l'atmosphère contient des matériaux volatiles, comme par exemple le méthane et l'ammoniac.

Neptune est très éloignée du soleil. La distance Terre-Soleil correspond à 1 unité astronomique (UA), et Neptune se situe à 30 UA du soleil. Cela correspond à 4,5 milliards de kilomètres (la Terre se situe à 150 millions de kilomètres du soleil). Elle tourne autour du soleil en 164 ans.

Neptune tourne sur elle-même en 16 heures. Elle est inclinée sur son axe de la même façon que la Terre, de 28° (contre 23° pour la Terre). Cela signifie que son éclairage varie tout au long de l'année. Elle possède ainsi des saisons, mais celles-ci durent bien plus longtemps car l'année dure 164 ans, chaque saison dure 40 ans. Comme Neptune n'est étudiée que depuis quelques dizaines d'années, on ne connait pas exactement les changements liés aux saisons sur Neptune.

L'atmosphère de Neptune est composée de 84% d'hydrogène et 12% d'hélium, et environ 2% de méthane, qui est responsable de sa couleur bleue. On trouve aussi des traces d'ammoniac, d'éthylène et d'acétylène. On pense qu'un autre gaz situé dans ses nuages est responsable de sa couleur bleue, car le méthane ne suffit pas à l'expliquer totalement, mais on ne sais pas encore lequel. Cette atmosphère fait 8000 kilomètres d'épaisseur.

Le climat de Neptune est très agité, en effet, elle abrite les vents les plus puissants du système solaire : plus de 2000 km/h. On y trouve une tempête notable dans l'hémisphère sud, la Grande Tache Sombre. Cette énorme tempête de la taille de la Terre a été découverte par la sonde Voyager 2 en 1989, mais des observations par le télescope spatial Hubble en orbite autour de la Terre, ont détecté qu'elle a disparue en 1994. Peu de temps après, cette tâche réapparaît, mais dans l'hémisphère nord. La dernière réapparition remonte à 2018.