Neptuno es un gigante de gas, un planeta con un pequeño núcleo solido, rodeado por una espesa atmósfera. La superficie observable de Neptuno no es sólida, tan solo atmósfera y nubes, que se hacen mas densas con la profundidad. La atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, con una pequeña proporción de metano, y rastros de otros hidrocarburos, también puede haber algo de nitrógeno. Algunas nubes brillantes, al parecer compuestas de cristales de metano, flotan sobre otras mas espesas y profundas, de composición desconocida.

Observando el movimiento de las nubes, se pudo determinar a velocidad de los vientos huracanados, opuestos a la rotación del planeta. Estos fuertes vientos soplan con velocidades de hasta 2000 Km. por hora.  También podemos observar una gran mancha oscura, similar a la mancha roja de Júpiter. 

Alrededor de éste mundo frío, y poco iluminado, también encontramos un sistema de anillos. Se creía que Neptuno poseía anillos parciales, o "arcos", sin embargo, el Voyager nos reveló una estructura de cuatro anillos completos: dos anchos y dos muy estrechos. Cada anillo, está compuesto de partículas brillantes, algunas tan pequeñas como las finas partículas de humo de un cigarrillo, y otras tan grandes como un pequeño camión. Los anillos de Neptuno, al igual que los de los demás gigantes gaseosos son evanecentes, se cree que la gravedad, y la radiación solar, terminarán por hacerlos desaparecer en pocos millones de años.