O
planeta é formado por um pequeno núcleo rochoso ao redor do qual encontra-se uma camada formada possivelmente por
água,
amônia e
metano sobre a qual situa-se sua turbulenta
atmosfera, constituída predominantemente de
hidrogênio e
hélio. De fato, notáveis eventos climáticos ocorrem em Netuno, inclusive a formação de diversas camadas de nuvens, tempestades ciclônicas visíveis, como a já extinta
Grande Mancha Escura, além dos ventos mais rápidos do Sistema Solar, que atingem mais de km/h. A
radiação solar recebida por Netuno não seria suficiente para fornecer tamanha energia à turbulenta atmosfera, pelo que descobriu-se que o calor irradiado do centro do planeta possui um papel importante na manutenção destes eventos meteorológicos extremos. A pequena quantidade de metano nas camadas altas da atmosfera é, em parte, responsável pela coloração
azul do planeta.