Uranus har en lignende kjemisk sammensetning som Neptun, og begge plasseres ofte i kategorien «iskjemper». Mens atmosfærene til gasskjempene Jupiter og Saturn hovedsakelig består av hydrogen og helium, har Uranusatmosfæren en større mengde isdannende stoffer som blant annet vann, ammoniakk og metan sammen med spormengder av hydrokarboner. Den er den kaldeste planetariske atmosfæren i solsystemet med temperaturer ned i −224 °C (49 K). Den er lagdelt oppbygd av skyer, hvor vann trolig danner de laveste skyene, mens metan danner de øvre skylagene. Under atmosfæren består trolig Uranus for det meste av is og bergarter.