A gáz óriás és a naptól legtávolabbi nagy bolygó, a Neptunusz nagyon aktív időjárási szokásokat talált. A Naptól való távolsága azt jelenti, hogy a légköri hőmérséklet a legalacsonyabb lehet a Naprendszerben, –218 Celsius fokig. A légkör víz, metán és ammónia folyékony palástját veszi körül. A palástból a hideg atmoszférával keveredő hő a bolygók legnagyobb ismert sebességére hajtja a szelet.
Légkör
A Neptunusz légkörében a hidrogén a domináns gáz, kisebb mennyiségű héliummal, metánnal és más szénhidrogénekkel. Erős gravitációja lehetővé teszi a könnyű bolygók visszatartását, amelyek kisebb bolygókról távoznak, mint például a Föld.
Hőmérsékletek
Mivel a Naptól 2,8 milliárd mérföldre van, körülbelül 30-szor a Földig, a Neptunusz kevés napfényt kap. Az átlagos felszíni hőmérséklet körülbelül –200 Celsius fok. Van azonban egy belső hőforrása, amelyről azt gondolják, hogy a bolygó mélyén található radioaktív ásványokból származik. A Neptunusz magjánál a hőmérséklet 7000 Celsius fokig megy.
Szél
A Neptunuszban méri a legnagyobb mért szélsebességet a Naprendszerben - akár 1200 mérföld per óra. A fent említett belső hőforrás és a tér hidegsége közötti nagy hőmérséklet-különbség vélhetően a szelet hajtja.
Lyukak és felhők
A Nagy Sötét Folt néven ismert funkciót a Voyager 2 szonda észlelte Neptunusz déli féltekéjén. Először úgy gondolták, hogy olyan, mint a Jupiter Nagy Vörös Foltja - egy óriási stabil viharrendszer. 1994-ben azonban a Neptunusz foltja eltűnt. Az északi régiókban hasonló jelent meg. Úgy gondolják, hogy ez a funkció most nem vihar, hanem lyuk a metánfelhőkben. Egy fehér felhőrendszert, amelyet a Voyager 2 is látott, „robogónak” hívták. 16 óránként keringett a bolygó körül.
Évszakok
A Neptunusz 165 éves pályája miatt az évszakai 40 évesek. Körülbelül annyira megdől a tengelyén, mint a Föld, ezért a bejövő napfény évszakokon keresztül változik a különböző szélességi fokokon. Amikor az északi félteke a nap felé billen, a hő felhalmozódik, és metángázt bocsát ki az űrbe. Ugyanez történik a déli sark felett a napsütéses időszakban.
Termoszféra
Megállapították, hogy a bolygó termoszféra, a vékony gázréteg magas, az űrrel határos légkörben 380 Celsius fokos. A Neptunusz távolságában lévő napfény nem elegendő ahhoz, hogy ennyire felmelegítse a légkört. Néhány elméletet felajánlottak, például a napszél mozgásának a bolygó mágneses mezőjével felszabaduló energiáját. Még mindig nem tudni, miért olyan forró ez a régió.
