Karena letaknya yang sangat jauh dengan matahari membuat komponen es dalam atmosfer Neptunus terus terjaga. Bahkan suhu terdingin di Neptunus bisa mencapai -218 derajat celcius dengan temperatur pada troposfer yang lebih tinggi 10 derajat.
Atmoster Neptunus sendiri terdiri dari helium, hidrokarbon, hidrogen, dan nitrogen. Lalu, ada kandungan es seperti amonia, es air, dan metana yang menciptakan efek kebiru- biruan pada permukaan Neptunus. Sedangkan inti planet Neptunus terdiri dari besi, nikel dan silikat dengan massa 1,2x lebih besar dari Bumi.