Tout ce que nous savons à l'heure actuelle sur Neptune provient essentiellement de cette rencontre. A cause de son orbite très excentrique Pluton croise parfois l'orbite de Neptune. La composition de Neptune est probablement similaire à celle d'Uranus: des "glaces" et roches diverses avec 15% d'hydrogène et un peu d'hélium.

Tout comme Uranus, mais contrairement à Jupiter et Saturne, elle ne posséderait pas de structure interne; elle serait plutôt plus ou moins uniforme. Elle possède fort probablement un petit noyau (approximativement de la masse de la Terre) de matériel rocheux. Son atmosphère est principalement composée d'hydrogène et d'hélium avec de petites quantités de méthane. La couleur bleue de Neptune est le résultat de l'absorption de la lumière rouge par le méthane de son atmosphère.

Comme les autres géantes gazeuses, Neptune présente des vents rapides confinés en bandes de latitude ainsi que d'énormes tempêtes et cyclones. Les vents de Neptune sont les plus rapides du système solaire et approchent les 2000 km/h. Comme Jupiter et Saturne, Neptune possède une source de chaleur interne -- elle émet deux fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Les satellites naturels de Neptune sont Naïade, Thalassa, Despina, Galatée, Larissa, Protée, Triton et Néréïde.