Neptune orbite autour du Soleil à une distance d'environ 30 UA, avec une excentricité orbitale moitié moindre que celle de la Terre, en bouclant une révolution complète en 164,79 ans. C' est la troisième planète du Système solaire par masse décroissante — elle est 17 fois plus massive que la Terre et 19 fois moins massive que Jupiter — et la quatrième par taille décroissante : Neptune est en effet à la fois un peu plus massive mais un peu plus petite qu'Uranus.
Neptune et Uranus, toutes les deux géantes de glaces, plus précisément des planètes de type Neptune froid, ont une composition similaire, différente de celle des deux autres planètes géantes, Jupiter et Saturne, qui sont des géantes gazeuses de type Jupiter froid. Comme ces dernières, l' atmosphère de Neptune est principalement constituée d'hydrogène et d'hélium avec des traces d'hydrocarbures et peut-être d'azote, mais contiendrait davantage de « glaces » au sens astrophysique, c' est -à-dire de composés volatils tels que l' eau, l'ammoniac et le méthane. Ce dernier est d'ailleurs partiellement responsable de la teinte bleue de l' atmosphère de Neptune, bien que l'origine de ce bleu très soutenu reste encore inexpliquée.
Neptune est la seule des huit planètes connues à avoir été découverte par le calcul mathématique plutôt que par l' observation empirique. L' astronome français Alexis Bouvard avait noté des perturbations inexpliquées sur l' orbite d'Uranus et conjecturé au début du XIXe siècle qu'une huitième planète, plus lointaine, pouvait en être la cause. Les astronomes britannique John Couch Adams en 1843 et français Urbain Le Verrier en 1846, calculèrent chacun de leur côté, et par des méthodes différentes, la position prévisible de cette hypothétique planète, qui fut observée le 23 septembre 1846 par l' astronome allemand Johann Gottfried Galle, à 1° de la position alors calculée par Le Verrier, et à 12° de celle calculée par Adams.
Le nom de cette huitième planète vient de Neptune, le dieu des océans dans la mythologie romaine.
