Nettuno dista dal Sole mediamente 4 miliardi e 500 milioni di km. Percorre un'orbita quasi circolare, in un periodo di circa 164 anni. Il suo periodo di rotazione è di 16ore e 1 minuto. Il valore medio del suo diametro è di 49.200 km e la sua massa è 17,26 volte quella della Terra. Ha una temperatura di 220 °C sotto zero e un'atmosfera composta da idrogeno e metano.

Attorno a Nettuno ruotano 8 satelliti, 6 dei quali sono stati scoperti da Voyager 2, mentre si conoscevano già gli altri due, Tritone e Nereide. Tritone è il satellite maggiore e si pensa che sia un piccolo pianeta catturato nell'orbita di Nettuno. Il suo diametro è infatti di 3800 km, il che lo rende uno dei più grandi satelliti del Sistema Solare. Le sue dimensioni sono all'origine di alcuni fenomeni che si verificano su Nettuno, come le "maree". Gli scienziati ritengono che tra circa 100 milioni di anni Tritone si avvicinerà a tal punto a Nettuno da disintegrarsi completamente su di esso. Anche Nereide (scoperto nel 1949) potrebbe essere un corpo catturato da Nettuno, giacché traccia un'orbita elicoidale ed estesa.

Voyager 2 ha scattato molte foto anche di Nettuno, mostrando che nella sua atmosfera, di colore bluastro, si distinguono nuvole bianche in continuo movimento. La superficie mostra una macchia simile alla Grande Macchia Rossa di Giove.