海王星的组成成份与天王星的很相似：各种各样的“冰”和含有15％的氢和少量氦的岩石。

海王星相似于天王星但不同于土星和木星，它或许有明显的内部地质分层，但在组成成份上有着或多或少的一致性。

但海王星很有可能拥有一个岩石质的小型地核（质量与地球相仿）。

它的大气多半由氢气和氦气组成。

还有少量的甲烷。

海王星的蓝色是大气中甲烷吸收了日光中的红光造成的。

作为典型的气体行星，海王星上呼啸着按带状分布的大风暴或旋风，海王星上的风暴是太阳系中最快的，时速达到2000千米。

和土星、木星一样，海王星内部有热源－－它辐射出的能量是它吸收的太阳能的两倍多。

在旅行者2号造访海王星的期间，行星上最明显的特征就属位于南半球的大黑斑（The Great Dark Spot）了。

黑斑的大小大约是木星上的大红斑的一半（直径的大小与地球相似），海王星上的疾风以300米每秒（700英里每小时）的速度把大黑斑向西吹动。

旅行者2号还在南半球发现一个较小的黑斑极一以大约16小时环绕行星一周的速度飞驶的不规则的小团白色烟雾，现在得知是“The Scooter”。

它或许是一团从大气层低处上升的羽状物，但它真正的本质还是一个谜。

然而，1994年哈博望远镜对海王星的观察显示出大黑斑竟然消失了！它或许就这么消散了，或许暂时被大气层的其他部分所掩盖。

几个月后哈博望远镜在海王星的北半球发现了一个新的黑斑。

这表明海王星的大气层变化频繁，这也许是因为云的顶部和底部温度差异的细微变化所引起的。

海王星也有光环。

在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧，而非完整的光环。

但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环。

其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。

同天王星和木星一样，海王星的光环十分暗淡，但它们的内部结构仍是未知数。