これまでにウンブリエルに接近して観測を行ったのはボイジャー2号のみであり、1986年1月に天王星をフライバイした際にウンブリエルの撮影も行った。ボイジャー2号のウンブリエルへの最接近距離は 325,000 km であり、最も解像度の良い画像での空間分解能はおよそ 5.2 km であった。この時の観測では表面のおよそ 40% が撮影されたが、地形図を作成するのに十分な品質の画像が得られたのは全体の 20% のみであった。他の天王星の衛星と同様にフライバイ時は南極を太陽の方向に向けており、太陽光が当たらない北半球は探査することが出来なかった。
降着過程は衛星が完全に形成されるまで数千年の間継続したと考えられる。理論モデルによると、降着に伴う衝突はウンブリエルの外層を加熱し、深さ 3 km にわたって最大で 180 K にまで温度が上昇したことが示唆されている。形成が終了した後、表面付近の層は冷却するが、ウンブリエルの内部は岩石に含まれる放射性元素の崩壊によって加熱される。冷えていく表面近くの層は収縮し、暖められている内部は拡大する。これにより強い引張応力が衛星の地殻にかかり、地殻が破壊されたと考えられる。現在見られる崖や峡谷はこの過程で形成されたと考えられ、この過程はおよそ 2 億年にわたって継続したと考えられ、衛星内部の活動は数十億年前に終わったことを示唆している。もし不凍液の役割を果たすアンモニア水和物や塩化物が存在した場合、初期の降着加熱と放射性元素の崩壊による加熱によって、ウンブリエル内部の氷は溶融していた可能性がある。内部が溶融した場合は氷と岩石が分離し、氷マントルに覆われた岩石の核という分化した構造に進化する。アンモニアを大量に溶かした液体の水の層 (内部海) は、コアマントル境界を形成したかもしれない。この混合物の共晶温度は 176 K である。しかしこの内部海は、はるか昔に凍結してしまったと考えられる。ウンブリエルは内因性の表面の更新がほとんど行われていない一方、他の天王星の衛星では非常に初期の段階で表面を更新するイベントを経験したと考えられる。
ウンブリエルは天王星周りの降着円盤 (周惑星円盤) の中で形成されたと考えられている。これはガスとダストからなる円盤であり、天王星形成後の一定期間の間存在したものか、あるいは天王星の赤道傾斜角を大きく傾ける原因となった巨大衝突によって形成されたものである。この円盤の詳しい組成は不明だが、天王星の衛星が土星の衛星と比べて高密度であることから、比較的水が少ない組成であった可能性がある。炭素と窒素の大部分は、メタンやアンモニアではなく一酸化炭素と窒素分子の形で存在したと考えられる。このような円盤の中で衛星が形成されると、氷は比較的少なく、また氷の中にはクラスレートの形で一酸化炭素と窒素が取り込まれ、また比較的多くの岩石が材料となるため、高い密度を説明することができる。
2002年のNBAドラフトにエントリーし、ニューヨーク・ニックスから1巡目7位指名を受けるも、直後にデンバー・ナゲッツとの大型トレードが行われ、ナゲッツでNBAの選手生活が始まった。低迷していたナゲッツでは1年目のネネイも重用され、NBAデビュー戦でいきなり10得点11リバウンドのダブル・ダブルの数字を叩き出し、シーズン中盤からは先発に定着、平均10.5得点6.1リバウンドの成績を残し、オールルーキー1stチームに選ばれた。翌2003-04シーズンにはルーキーカーメロ・アンソニーを始め、アンドレ・ミラーやマーカス・キャンビーら優秀なメンバーが集い、ナゲッツは1995年以来のプレーオフ出場を果たし、ネネイも出場した全試合で先発起用された。しかしこのオフにナゲッツはPFのケニオン・マーティンを獲得したため、先発の座を彼に譲ることになった。さらに怪我にも悩まされ、2004-05シーズンの出場試合数は55試合に留まった。さらに翌2005-06シーズンは開幕戦の対サンアントニオ・スパーズ戦で前十字靭帯断裂に側副靭帯損傷、半月板損傷という大怪我を負い以後全試合欠場、このシーズンは僅か3分で終わってしまった。このオフにFAとなるネネイにとって、この怪我による長期欠場は最悪のタイミングであったが、ナゲッツは周囲の予想を覆す6年6000万ドルの長期高額契約をネネイと結んだ。復活を賭けた2006-07シーズンも怪我や12月16日のニューヨーク・ニックス戦に発生した乱闘騒動による出場停止処分などで18試合を欠場したが、マーティンが故障によりシーズンの大半を欠場したことで先発に返り咲きを果たした。プレーオフ1回戦のスパーズとのシリーズでは1勝4敗で敗れたものの、ネネイはリーグ最高選手の1人であるティム・ダンカンとのマッチアップで善戦を見せた。これまで度々故障と戦ってきたネネイだが、今度は新たに癌とも戦うことになった。2007-08シーズン中に睾丸に腫瘍が発見され、1月に摘出手術を受けた。腫瘍は悪性だったものの転移はなく、3月には無事にコートに復帰できた。しかしシーズン終盤には再び故障で欠場を強いられた。2008-09シーズン前にナゲッツは先発センターで守備の要だったマーカス・キャンビーが放出されたため、ネネイが先発に昇格したが、療養明けのネネイに先発センターの座が務まるのか不安視された。ところがシーズンが始まるとネネイは周囲の不安を一掃する活躍を見せ、自己最高の14.6得点7.8リバウンド1.3ブロック、FG成功率は60.4%でシャキール・オニールに次ぐリーグ2位だった。オフに行った肉体改造や綿密な健康管理が報われた形となり、ナゲッツはネネイの活躍やチャンシー・ビラップスの獲得で、24年ぶりのカンファレンス決勝に進出した。一時はNBAオールスターゲーム候補にも挙げられており、オールスター期間中を利用して結婚式を挙げるつもりだったネネイはスケジュールが重なることを不安がったが、オールスター選考からは漏れ、無事結婚式を挙げている。オフにはNBA最成長選手賞（MIP）の投票では5位に入った。移籍するまでのその後のシーズンも高い水準の成績を維持した。2010-11シーズンにはフィールドーゴール成功率1位となる61.5%を記録した。