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발견자는 프랑스인인 위르뱅 장 조제프 르베리에(Urbain Jean Joseph Le Verrier, 1811~1870)가 위치를 계산했으며 이 자료를 토대로 1846년 9월 23일 밤과 24일 새벽 사이에 독일인 요한 고트프리트 갈레(1812~1910)와 하인리히 루트비히 다레스트 (Heinrich Ludwig d'Arrest. 1822~1875)가 발견해 이 셋 모두가 발견자 이름에 올랐다. 또 19세기에 메리 서머빌이라는 과학자가 천왕성의 궤도를 방해하는 가상의 행성에 관한 논문을 써서 해왕성의 존재를 추정하기도 했다. 천왕성보다 크기는 약간 작지만 질량은 더 크며 중력도 그만큼 더 강하다.(천왕성:지구의 14배, 해왕성:지구의 17배). 색도 천왕성에 비해 훨씬 더 진한 푸른색. 이는 해왕성의 대기 중 메탄의 함량이 천왕성에 비해 좀 더 높기 때문이다. 푸른색과 대흑점 때문에 매우 크고 아름답다
발견되기 전에 수학적으로 계산되어 존재가 입증된 행성이다. 재미있게도 갈릴레오 갈릴레이는 이미 17세기에 최초로 해왕성을 관측한 적이 있다. 목성을 조사하면서 배경에 별 하나를 그려놓았는데 이것이 바로 해왕성이었던 것. 물론 그가 당시 해왕성을 행성이 아닌 다른 항성으로 착각했기 때문에 발견으로 인정받지는 않는다. 그런데 2009년에 호주 멜버른 대학의 데이비드 제이미슨 교수가 갈릴레이의 자료에서 해왕성을 인지했다고 주장해 논란이 되고 있으나, 정설은 1846년 프랑스의 수학자 위르뱅 르베리에의 공식을 바탕으로 독일 천문학자인 요한 갈레와 헨리크 다레스트가 해왕성을 발견했다고 본다. 천왕성이 우연적으로 발견된 것과는 달리, 해왕성은 정밀한 과학적 계산을 통해 발견된 첫 행성이고, 현재까지 마지막 행성이기도 하다. 르베리에는 관측된 천왕성의 궤도와 뉴턴 역학으로 유도해 낸 천왕성의 궤도 사이에 존재하는 작은 차이를 두고 천왕성의 궤도에 간섭하는 미지의 행성이 존재할 것이라는 생각에 따라(이러한 생각은 이미 1820년대에 시작되었고, 영국의 존 쿠치 애덤스 역시 르베리에와 거의 같은 시기에 독립적으로 계산을 해냈는데 이는 훗날 논쟁의 대상이 되었다.) 그 행성이 있을 법한 궤도를 오로지 펜 끝으로만 계산해 냈다. 1846년 8월 31일에 그는 미지의 행성이 천왕성에 미치는 중력 섭동을 계산하여 마침내 해왕성의 예상 위치를 최종적으로 계산했고, 이 결과를 얼마 후 편지로 받은 갈레는 관측을 시작한 바로 그날 밤에 르베리에가 예측한 위치의 불과 1도 거리에서 해왕성 발견에 성공한다. 이후 르베리에는 1859년에는 역시 당시의 뉴턴 역학만으로는 완전히 설명할 수 없었던 수성의 세차운동을 두고 미지의 천체가 있을 것이라는 가설을 제창하기도 했는데, 이는 훗날 에딩턴이 일반 상대성 이론으로 설명하게 된다.
행성 표면이 어떤지는 불명이지만 고체와 액체형태가 뒤섞인 질척질척한 메탄으로 이뤄진 바다가 끝없이 펼쳐져 있을 것이라 예상된다. 또한 1000기압에 육박하는 두꺼운 대기를 가지고 있어서 행성 내부에선 햇빛을 전혀 관측할 수 없을 것으로 보이므로 완벽에 가까운 암흑속에서 거대하게 출렁이는 메탄바다가 펼쳐진 풍경속에 초속 수백미터 이상의 태풍과 번개가 끊임없이 쳐대고 무지막지한 압력이 사방에서 짓누르는 끔찍한 환경이라는 점을 예상할 수 있다. (달리 말하면 그래도 그나마 기상활동이 매우 활발하다는 이야기가 되지만) 평균온도 등 행성의 특성상 상륙할 육지 따윈 없다. 이는 인간에게는 상당히 공포스러운 광경이다.[3] 즉, 초속 수백미터의 제트류가 불어닥치고 수심 10000M의 압력(약 1000기압)[4]이 짓누르며 공기가 액화되고 얼어붙는 밤바다를 일평생 항해해야 한다고 생각해보시라. 물론 실제로 도달한다고 가정하면 항해는 고사하고 대기에 근접하는 순간 무지막지한 압력과 풍속, 온도로 인해 순식간에 얼어붙는 동시에 가루가 되며 갈려나갈 것이다. 한편, 일각에서는 물이 존재할 가능성도 있다고도 한다. 다만 데이터가 워낙 모자라다 보니 이게 얼음으로 존재하는지, 물로 존재하는지, 플라즈마로 존재하는지 모른다는 것 뿐... 최근의 연구로 내핵이 액화된 다이아몬드로 존재한다는 연구발표가 나왔다. 내부로 들어갈수록 물질의 전환은 없이 온도와 압력만 강해지므로 내핵에 포함된 탄소성분이 고온고압의 환경에서 대량의 다이아몬드를 생성할수도 있다는 것. 즉 탐사선이 만일 내핵에 도착했다면, 그곳에서 액화된 다이아몬드의 거대한 바다속에 둥둥 떠다니는 남극빙산보다도 더 거대한 다이아몬드 덩어리를 볼수있을 것이다.
천왕성보다도 역동적인 대기를 갖고 있으며 자전축도 28도 가량 기울어져 계절의 변화도 일어난다.
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