海王星的赤道半徑為24750公里，是地球赤道半徑的3.88倍，海王星呈扁球形，它的體積是地球體積的57倍，質量是地球質量的17.22倍，平均密度為每立方厘米1.66克。海王星在太陽系中，僅比木星和土星小，是太陽系的第三大行星。
現在認為，海王星內部有一個質量和地球差不多的核，核是由岩石構成的，溫度約為2000到3000攝氏度，核外面是質量較大的冰包層，再外面是濃密的大氣層，大氣中主要含有氫，還有甲烷和氨等氣體。海王星是一個狂風呼嘯、亂雲飛渡的世界，在大氣中有許多湍急紊亂的氣旋在翻滾。
海王星的自轉周期為22小時左右，它的赤道面和軌道面的交角是28度48分，海王星繞太陽公轉的軌道很接近正圓形，軌道面和黃道面的夾角很小，只有1度8分，它以平均每秒5.43公里的速度公轉，大約要164.8年才能繞太陽一周，從1846年發現到現在，它還沒走完一個全程呢。
在海王星的四季中，冬季、夏季溫差很小，不像地球這么顯著。由於海王星離太陽太遠（約為4.5億公里，是地球與太陽距離的30倍），在它表面每單位面積受到的日光輻射只有地球上的1/900，日光強度僅僅相當於一個不到一米遠的百瓦燈泡所發光線的強度，因此它表面溫度很低，通常在零下200攝氏度以下。
到目前為止，已經發現海王星有8顆衛星。
