Sao Hải Vương là hành tinh đầu tiên được tìm thấy bằng tính toán lý thuyết. Dựa vào sự nhiễu loạn bất thường của quỹ đạo Sao Thiên Vương, nhà thiên văn Alexis Bouvard đã kết luận rằng quỹ đạo của nó bị nhiễu loạn do tương tác hấp dẫn với một hành tinh nào đó. Vào ngày 23 tháng 9 năm 1846, nhà thiên văn Johann Galle đã phát hiện ra Sao Hải Vương ở vị trí lệch 1 độ so với tiên đoán của Urbain Le Verrier. Sau đó ít lâu, người ta cũng khám phá ra Triton, vệ tinh lớn nhất của sao Hải Vương, trong khi 13 vệ tinh còn lại của nó chỉ được phát hiện trong thế kỷ XX. Cho tới nay, tàu không gian Voyager 2 là tàu duy nhất bay qua Sao Hải Vương vào ngày 25 tháng 8 năm 1989.