Từ tháng 7 đến tháng 9 năm 1989, Voyager 2 phát hiện ra sáu vệ tinh mới của Sao Hải Vương. Trong số chúng, nổi bật là vệ tinh dị hình Proteus với khối lượng không đủ để nó có dạng hình cầu. Tuy nó là vệ tinh có khối lượng lớn thứ hai của Sao Hải Vương, nhưng khối lượng chỉ bằng 0,25% khối lượng Triton. Bốn vệ tinh trong cùng của hành tinh—Naiad, Thalassa, Despina và Galatea— có quỹ đạo nằm trong các vành đai của Sao Hải Vương. Vệ tinh nằm xa nhất, Larissa, khám phá từ năm 1981 khi nó che khuất một ngôi sao. Sự che khuất này cũng khiến các nhà thiên văn cho rằng họ đã phát hiện ra thêm một cung vành đai, nhưng khi Voyager 2 bay qua Sao Hải Vương năm 1989, thì cung vành đai này là do vệ tinh Larissa gây ra. 5 vệ tinh dị hình mới phát hiện trong các năm 2002 và 2003 được công bố vào năm 2004. Do hành tinh mang tên vị thần biển cả của người La Mã, tên gọi các vệ tinh của nó cũng mang tên các vị thần biển khác.