海王星（英語：Neptune）是太陽系八大行星之一，也是已知太陽系中離太陽最遠的大行星。海王星的軌道半長軸為30.07天文單位，公轉周期為164.8年，質量為17.147地球質量（第3位，比它的近鄰天王星稍大），半徑為3.86地球半徑（第4位）
海王星在1846年9月23日被發現，是僅有的利用數學預測而非觀測意外發現的行星。天文學家利用天王星軌道的攝動推測出海王星的存在與可能的位置。迄今只有美國國家航空航天局的旅行者2號探測器曾經在1989年8月25日飛掠過海王星。
海王星的大氣層的化學組成以氫分子和氦為主。此外，海王星大氣中還有微量的甲烷，這是使行星呈藍色的原因之一。海王星有著強烈的風暴，測量到的風速高達2400km/h。海王星雲頂溫度是-218攝氏度（55K），比天王星雲頂溫度稍高。據推測，海王星很可能有一個熾熱的內部，其核心的溫度約7000℃，和大多數已知的行星相似。海王星的質量稍大於天王星，密度稍大於天王星，而半徑稍小於天王星。
上圖是從海衛一上看
從1846年發現海王星到1930年發現冥王星之前，海王星是已知最遠的行星。當冥王星被發現時，冥王星被認為是一顆行星，因此海王星成為已知的第二遠的行星，除了在1979年到1999年之間，冥王星的橢圓軌道使它比海王星離太陽更近。1992年柯伊伯帶的發現導致許多天文學家爭論冥王星應該被認為是一顆行星還是柯伊伯帶的一部分。2006年，國際天文聯合會首次定義了「行星」一詞，將冥王星踢除太陽系重新歸類為「矮行星」，使海王星再次成為太陽系最外層的行星。
海王星與太陽之間的平均距離為45億公里，約30.1個天文單位（AU）。海王星的軌道周期（年）大約相當於164.79地球年,軌道傾角約為1.77°。海王星於2011年7月12日回到繞日公轉軌道上它被發現時的那個點。由於地球處於其365.25天周期軌道的不同地點，屆時從地球看到的海王星並不會處在它被發現時在天空中的那個位置。從地球上觀察，海王星沖日周期為367天，這些周期使它在2010年4月和7月以及2011年10月和11月接近1846年它被發現時的坐標。在2010年8月20日，海王星於發現它的1846年中的同一天再度沖日。
海王星的軸向傾角為28.32°，與地球（23°）和火星（25°）的傾角相似，因此，海王星經歷了與地球相似的季節變化。海王星的長軌道周期意味著四季持續40地球年。海王星的自轉周期（日）是15小時57分59秒。[7]
因為海王星不是一個固體，它的大氣層會發生差速旋轉。寬赤道帶的自轉周期約為18小時，比星體磁場的16.1小時自轉慢。相反，在極性區域，旋轉周期為12小時，反之亦然。海王星的較差自轉是太陽系中最明顯的，它會導致強烈的緯向風切變。
海王星的質量為1.0247e+26千克，是介於地球和巨行星（指木星和土星）之間的中等大小行星：它的質量是地球質量的17倍，是木星質量的1/18。因為它們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，海王星和天王星一起常常被歸為類木行星的一個子類：冰巨星。在太陽系外行星研究領域，海王星被用作一個通用代號，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」。
海王星內部結構和天王星相似。行星核是一個質量大概不超過一個地球質量的由岩石和冰構成的混合體。海王星地幔總質量相當於10到15個地球質量，富含水，氨，甲烷和其它成分。作為行星學慣例，這種混合物被叫作冰，雖然其實是高度壓縮的過熱流體。這種高電導的流體通常也被叫作水-氨海洋。大氣層包括大約從頂端向中心的10%到20%，高層大氣主由80%氫和19%氦組成。甲烷，氨和水的含量隨高度降低而增加。更內部大氣底端溫度更高，密度更大，進而逐漸和行星地幔的過熱液體混為一體。海王星內核的壓力是地球表面大氣壓的數百萬倍通過比較轉速和扁率可知海王星的質量分布不如天王星集中。
海王星的核心可能由鐵、鎳和矽酸鹽組成，內部的質量大約是地球的1.2倍。中心的壓力為7 Mbar（700 GPa），大約是地球中心的兩倍，溫度可能為5400 K。
上圖是旅行者2號拍攝的風暴
海王星上的風暴是太陽系類木行星中最強的。考慮到它處於太陽系的外圍，所接受的太陽光照比地球上微弱1000倍（仍然非常明亮，視星等-21），這個現象和科學家們的原有的期望不符。曾經普遍認為行星離太陽越遠，驅動風暴的能量就應該有越少。木星上的風速已達數百千米/小時，而在更加遙遠的海王星上，科學家發現風速沒有更慢而是更快了（1600千米/小時）。這種明顯反常現象的一個可能原因是，如果風暴有足夠的能量，將會產生湍流，進而減慢風速（正如在木星上那樣）。然而在海王星上，太陽能過於微弱，一旦開始颳風，它們遇到很少的阻礙，從而能保持極高的速度。海王星釋放的能量比它從太陽得到的還多因而這些風暴也可能有著尚未確定的內在能量來源。
2007年又發現海王星的南極比其表面平均溫度（大約為-200℃）高出約10℃。這樣高出10℃的溫度足以把甲烷釋放到太空，而在其它區域海王星的上層大氣層中甲烷是被凍結著的。這個相對熱點的形成是因為海王星的軌道傾角使得其南極在過去的40年受到太陽光照射，而一海王星年相當於165地球年。隨著海王星慢慢地移近太陽，它南極將逐漸變暗，並且換成北極被太陽光照亮，這將使得甲烷釋放區域從南極轉移到北極。
1989年，美國航空航天局的旅行者2號太空飛行器發現了大黑斑（The Great Dark Spot）。在海王星表面的南緯22度，有的類似木星大紅斑及土星大白斑的卵狀氣旋，以大約16天的周期一反時鐘方向旋轉，稱為「大黑斑」。由於大黑斑每18.3小時左右繞行海王星一圈，比海王星的自轉周期還要長，大黑斑附近的緯度吹著速度達300米每秒的強烈西風。旅行者2號還在南半球發現一個較小的黑斑極一以大約16小時環繞行星一周的速度飛馳的不規則的小團白色煙，得知是「The Scooter」。它或許是一團從大氣層低處上升的羽狀物，但它真正的本質還是一個謎。然而在1994年11月2日，哈勃望遠鏡對海王星的觀察發現大黑斑竟然消失了。它或許就這麼消散了，或許暫時被大氣層的其他部分所掩蓋。幾個月後哈勃望遠鏡在海王星的北半球發現了一個新的黑斑。這表明海王星的大氣層變化頻繁，這也許是因為雲的頂部和底部溫度差異的細微變化所引起的。
海王星有著與天王星類似的磁層，它的磁場相對自轉軸有著高達47°的傾斜，並且偏離核心至少0.55半徑，或是偏離物理上的中心13500千米。在航海家2號抵達海王星之前，天王星的磁層傾斜假設是因為它躺著自轉的結果，但是，比較這兩顆行星的磁場，科學家認為這種極端的指向是行星內部流體的特徵。這個區域也許是一層導電體液體（可能是氨、甲烷和水的混合體）形成的對流層流體運動，造成發電機的活動。磁場的偶極成分在海王星的磁赤道大約是14微特斯拉（0.14高斯）海王星的偶磁矩大約是2.2×10T·m（14μT·RN，此處RN是海王星的半徑）海王星的磁場因為非偶極成分，包括強度可能超過磁偶極矩的強大四極矩，組合有很大的貢獻，因此在幾何結構上非常的複雜。相較之下地球、木星和土星的四極矩都非常小，並且相對於自轉軸的傾角也都不大海王星巨大的四極矩也許是發電機偏離行星的中心和幾何強制性的結果。
海王星也有光環。在地球上只能觀察到暗淡模糊的圓弧，而非完整的光環。但旅行者2號的圖像顯示這些弧完全是由亮塊組成的光環。其中的一個光環看上去似乎有奇特的螺旋形結構。同天王星和木星一樣，海王星的光環十分暗淡，但它們的內部結構仍是未知數。人們已命名了海王星的光環：最外面的是Adams（它包括三段明顯的圓弧，今已分別命名為自由Liberty，平等Equality和友愛Fraternity），其次是一個未命名的包有Galatea衛星的弧然後是Leverrier（它向外延伸的部分叫作Lassell和Arago），最裡面暗淡但很寬闊的叫Galle。[15]這顆藍色行星有著暗淡的天藍色圓環，但與土星比起來相去甚遠。當這些環由以愛德華·奎南為首的團隊發現時曾被認為也許是不完整的。然而，「旅行者2號」的發現表明並非如此。這些行星環有一個特別的「堆狀」結構。其起因如今不明，但也許可以歸結於附近軌道上的小衛星的引力相互作用。