在大气层深处的含量所知有限，但是大概也会高于太阳内的含量。除甲烷之外，在天王星的上层大气层中可以追踪到各种各样微量的碳氢化合物，被认为是太阳的紫外线辐射导致甲烷光解产生的。包括乙烷, 乙炔, 甲基乙炔, 联乙炔。光谱研究也揭露了水蒸汽的踪影，一氧化碳和二氧化碳在大气层的上层，但可能只是来自于彗星和其他外部天体的落尘。
对流层.对流层是大气层最低和密度最高的部份，温度随着高度增加而降低，温度从有名无实的底部大约320K，−300公里，降低至53K，高度50公里。在对流层顶实际的最低