Sao Hải Vương có khối lượng 1,0243×1026 kg, nằm trung gian giữa Trái Đất và các hành tinh khí khổng lồ: khối lượng của nó bằng 17 lần khối lượng Trái Đất nhưng chỉ bằng 1/19 so với của Sao Mộc. Lực hấp dẫn trên bề mặt của nó chỉ nhỏ hơn của Sao Mộc. Bán kính xích đạo của Sao Hải Vương bằng 24.764 km hay gấp bốn lần của Trái Đất. Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương được xếp thành một phân nhóm của hành tinh khí khổng lồ được gọi là "các hành tinh băng đá khổng lồ", do chúng có kích thước nhỏ hơn và mật độ các chất dễ bay hơi cao hơn so với Sao Mộc và Sao Thổ. Trong những dự án tìm kiếm hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, thuật ngữ "hành tinh kiểu Sao Hải Vương" được sử dụng để chỉ những hành tinh có khối lượng tương tự như của Sao Hải Vương, giống như các nhà thiên văn cũng thường gọi các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời là "hành tinh kiểu Mộc Tinh".