Historie objevu Neptunu je velice zajímavá. Po objevení planety Uran bylo zjištěno, že jeho oběžná dráha neodpovídá Newtonovým zákonům. Bylo tehdy předpovězeno, že musí existovat nějaká mnohem vzdálenější planeta, která Uranovu dráhu ovlivňuje. Neptun byl poprvé pozorován Gallem a d´Arrestem 23. září 1846 (velmi blízko místa předpovězeného nezávisle na sobě Adamsem a Le Verrierem z výpočtů založených na pozorovaných pozicích Jupitera, Saturna a Urana). Vznikl mezinárodní spor mezi Anglií a Francií (i když podle všeho ne osobně mezi Adamsem a Le Verrierem) ohledně prvenství a práva na pojmenování nové planety - nyní je objev Neptuna připsán oběma společně. Následná pozorování ukázala, že se oběžné dráhy, vypočítané Adamsem a Le Verrierem, s aktuální drahou Neptuna velmi rychle rozcházejí. Hledat o pár let dřív nebo později, nikde poblíž předpovězeného místa by nikdo tuto planetu nenašel!

1612, 28.prosince	G. Galilei pozoroval Neptun v blízkosti Jupitera, ale považoval ho za stálici
1795, 8. - 10. května	J. Lalande zaznamenal polohu Neptunu; zjištěnou změnu polohy považoval za chybu svých měření
1834, 17. listopadu	T. J. Hussey z univerzity v Hayesu v Anglii vystoupil s myšlenkou, že za Uranem obíhá další planeta, která ovlivńuje jeho pohyb
1845, září	J. C. Adams vypočítal polohu dosud nezmámé planety Neptun
1845, listopad	U. J. J. Le Verrier dospěl k podobným výsledkům jako Adams
1846, 23. září	J. G. Galle a H. L. D Arrest v Berlíně nalezli podle Le Verrierova výpočtu osmou planetu sluneční soustavy
1846, 10. října	W. Lassell nalezl první měsíc Neptunu, Tritona
1949, 1. května	G. P. Kuiper nalezl druhý měsíc Neptuna, Nereidu
1952	G. Herzberg nalezl vodík ve spektru atmosféry Neptunu
1989	Voyager 2 prolétl v těsné blízkosti Neptunu