Các bản vẽ của Galileo Galilei cho thấy ông là người đầu tiên quan sát Sao Hải Vương qua kính viễn vọng vào ngày 28 tháng 12 năm 1612, và một lần nữa vào ngày 27 tháng 1 năm 1613. Trong cả hai lần, Galileo đã nhầm Sao Hải Vương là một ngôi sao cố định khi nó xuất hiện ở vị trí giao hội rất gần với Sao Mộc trên bầu trời. Vì vậy mà Galileo không được công nhận là người phát hiện ra Sao Hải Vương. Trong lúc quan sát đầu tiên của ông tháng 12 năm 1612, Sao Hải Vương gần như đứng yên trên nền trời bởi vì nó vừa mới di chuyển nghịch hành biểu kiến vào ngày đó. Chuyển động ngược biểu kiến xuất hiện khi Trái Đất vượt lên trước hành tinh vòng ngoài trên quỹ đạo quay quanh Mặt Trời. Do Sao Hải Vương vừa mới bắt đầu chuyển động nghịch hành, chuyển động này quá nhỏ để có thể nhận ra qua kính thiên văn nhỏ của Galileo. Tháng 7 năm 2009, nhà vật lý David Jamieson ở Đại học Melbourne nêu ra bằng chứng mới cho thấy Galileo có lẽ đã nhận ra "ngôi sao" mà ông quan sát có vẻ đã dịch chuyển so với những ngôi sao cố định.