在17世紀望遠鏡發明後，從前肉眼無法看見的黯淡天體漸漸地被一顆一顆找出來，而海王星的發現就非常的有戲劇性，它是唯一一顆依靠「數學計算」找到的行星。

　　在觀測天王星的時候，發現觀測所顯示的軌道與克卜勒定律所計算的軌道不符合，推測有一顆未發現的天體在天王星外，透過引力在影響它的軌道。1846年，法國天文學家勒維耶(Le Verrier)計算出這顆行星的軌道、位置、大小，並請當時在柏林天文台工作的約翰‧伽勒尋找它，最後於9月23日在與預測的位置相距不到1度的地方發現了海王星(Neptune)。海王星以羅馬神話中的涅普頓(Neptunus)為名，天文學代表海王星的符號♆則是他所使用的三叉戟，承襲了行星以神話中的眾神命名的原則。

　　太陽系八大行星中，通常會把後四顆(木星、土星、天王星、海王星)歸類為氣體行星，但在1990年代，天文學家發現天王星和海王星其實與木星和土星等氣態巨行星不同，而應該被分類為冰巨行星，相較於氣態巨行星的質量中含有90%以上的氫和氦，冰巨行星僅有表層約20%的質量是由氫和氦組成，在其內部則是主要由水、氨、甲烷等較重的物質構成。冰巨行星的大小明顯比氣態巨行星小得多，但仍比類地行星大。不過受限於預算限制、技術考量、科學重點等因素，目前對海王星的探測僅有1989年的航海家2號進行過探測任務，現在還沒有新的海王星探測器發射升空。

圖一、地球與海王星大小對照(NASA)