海王星外觀為藍色，原因是其大氣層中含有甲烷。海王星大氣層85%是氫氣，13%是氦氣，2%是甲烷，除此之外還有少量氨氣。
海王星可能有壹個固態的核，其表面可能覆蓋有壹層冰。外面的大氣層可能分層。海王星表面溫度為零下218攝氏度，表面風速可達每小時2000千米。此外，海王星有磁場和極光，還有因甲烷受太陽照射而產生的煙霧。
海王星的赤道半徑為24750千米，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。
因為其質量較典型類木行星小，而且密度、組成成分、內部結構也與類木行星有顯著差別，海王星和天王星壹起常常被歸為類木行星的壹個子類：遠日行星。
在尋找太陽系外行星領域，海王星被用作壹個通用代號，指所發現的有著類似海王星質量的系外行星，就如同天文學家們常常說的那些系外“木星”。
海王星大氣的主要成分是氫和較小比例的氦，此外還含有恒量的甲烷。甲烷分子光譜的主吸收帶位於可見光譜紅色端的600納米波長，大氣中甲烷對紅色端光的吸收使得海王星呈現藍色色調。因為軌道距離太陽很遠，海王星從太陽得到的熱量很少，所以海王星大氣層頂端溫度只有零下218攝氏度。由大氣層頂端向內溫度穩步上升。和天王星類似，星球內部熱量的來源仍然是未知的，而結果卻是顯著的。
作為太陽系最外部的行星，海王星內部能量卻大到維持了太陽系所有行星系統中已知的最高速風暴。對其內部熱源有幾種解釋，包括行星內核的放射熱源，行星生成時吸積盤塌縮能量的散熱，還有重力波對平流圈界面的擾動。
海王星