Sao Hải Vương có 14 vệ tinh đã biết. Vệ tinh lớn nhất của nó, Triton chiếm hơn 99,5% khối lượng của toàn bộ các vật thể quay quanh Sao Hải Vương và là vệ tinh duy nhất có hình cầu. Triton do nhà thiên văn học William Lassell phát hiện ra chỉ 17 ngày sau khi Galle và d'Arrest phát hiện Sao Hải Vương. Không giống như những vệ tinh lớn trên các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, Triton chuyển động trên quỹ đạo có hướng ngược với chiều tự quay của Sao Hải Vương (quỹ đạo nghịch hành), và có khả năng nó bị hành tinh bắt giữ hơn là hình thành cùng với Sao Hải Vương; vệ tinh này có thể từng là một hành tinh lùn trong vành đai Kuiper. Quỹ đạo Triton rất gần với Sao Hải Vương khiến nó bị khóa quay đồng bộ (tự quay quanh trục), và đang rơi xoắn ốc chậm dần về phía hành tinh do gia tốc thủy triều. Cuối cùng vệ tinh này sẽ bị vỡ nát trong khoảng 3,6 tỷ năm nữa, khi quỹ đạo của nó đến giới hạn Roche nơi lực thủy triều của hành tinh xé nát Triton ra. Năm 1989, Triton là vệ tinh lạnh nhất trong Hệ Mặt Trời từng được đo, với nhiệt độ bề mặt của nó bằng −235 °C (38 K).