Zistilo sa, že Neptún, plynný gigant a najvzdialenejšia veľká planéta od slnka, má veľmi aktívne poveternostné vzorce. Jeho vzdialenosť od slnka znamená, že atmosférické teploty môžu byť jedny z najnižších v slnečnej sústave, až do –218 stupňov Celzia. Atmosféra obklopuje kvapalný plášť vody, metánu a amoniaku. Teplo z plášťa zmiešané so studenou atmosférou poháňa vetry na najvyššiu známu rýchlosť zo všetkých planét.
Atmosféra
Vodík je dominantným plynom v atmosfére Neptúna s menším množstvom hélia, metánu a iných uhľovodíkov. Jeho silná gravitácia umožňuje zadržať ľahké plyny, ktoré unikajú z menších planét, ako je napríklad Zem.
Teploty
Pretože je to 2,8 miliárd míľ od slnka, asi 30-krát viac ako Zem, Neptún má málo slnečného žiarenia. Priemerná povrchová teplota je asi –200 stupňov Celzia. Má však vnútorný zdroj tepla, o ktorom sa predpokladá, že je z rádioaktívnych minerálov hlboko na planéte. V jadre Neptúna teplota stúpa na 7 000 stupňov Celzia.
Vietor
Neptún má najvyššiu nameranú rýchlosť vetra v slnečnej sústave - až 1 200 míľ za hodinu. Verí sa, že veľký teplotný rozdiel medzi vyššie uvedeným vnútorným zdrojom tepla a chladom vesmíru poháňa vetry.
Diery a oblaky
Objekt známy ako Veľká tmavá škvrna bola na južnej pologuli Neptúna pozorovaná sondou Voyager 2. Najprv sa predpokladalo, že je to ako Jupiterova veľká červená škvrna - obrovský stabilný búrkový systém. V roku 1994 však Neptúnova škvrna zmizla. Podobný sa objavil v severných regiónoch. Teraz sa predpokladá, že táto vlastnosť nie je búrka, ale diera v metánových oblakoch. Systém bieleho mraku, ktorý tiež videl Voyager 2, dostal prezývku „skúter“. Okolo planéty obiehalo každých 16 hodín.
Ročné obdobia
Kvôli obežnej dobe Neptúna 165 rokov sú jeho sezóny dlhé 40 rokov. Je naklonený okolo svojej osi asi toľko, koľko je Zem, takže prichádzajúce slnečné svetlo sa počas svojich ročných období mení pre rôzne zemepisné šírky. Keď je severná pologuľa naklonená smerom k slnku, hromadí sa teplo a uvoľňuje metánový plyn do vesmíru. To isté sa deje na južnom póle počas jeho slnečného obdobia.
Termosféra
Zistilo sa, že termosféra planéty, vrstva tenkého plynu vysoko v atmosfére susediacej s priestorom, má teplotu 380 stupňov Celzia. Slnečné lúče vo vzdialenosti Neptúna nestačia na to, aby toľko ohriali atmosféru. Boli ponúknuté niektoré teórie, napríklad energia uvoľnená pohybom slnečného vetra proti magnetickému poľu planéty. Stále sa nevie, prečo je tento región taký horúci.