太阳系是一个大家庭，这里天体成员众多。太阳是太阳系的最主要天体，其质量占太阳系总质量的99.86%.除太阳外，八颗行星体型较大，各自沿着固有的轨道围绕太阳公转，它们是太阳系的重要成员。其中的六颗行星，各自拥有数目不等的卫星，组成自己的小家庭。
通过望远镜发现天王星
夜幕降临后，繁星满天，千百年来，人们只能看见五颗星点在繁星间有规律地移动，它们是水星、金星、火星、木星和土星。16、17世纪，欧洲天文学家逐渐认识到，那五颗星球跟地球一起属于太阳系，此后很长一段时间里，人们觉得，太阳系中主要天体只有太阳和它的六颗行星。然而，1781年威廉·赫歇尔的发现，改变了这一传统观念。
天王星的发现者威廉.赫歇尔，曾作出多项重大的天文发现，被誉“恒星天文学之父”。
法国天文学家奥本.勒维耶，他通过天体力学摄动理论计算出了海王星。
1781年3月13日，英国天文学家威廉·赫歇尔在巴斯的家中，用自己制作的望远镜进行巡天观测，寻找双星。那天晚上，不经意间，他看到一个模模糊糊的光点。根据形状，它要么是一颗周围有云雾的恒星，要么是一颗彗星。通过改换目镜，增加天体的放大倍率，这颗模糊天体的影像相应变大。根据经验，赫歇尔判断这个目标不是恒星。后来，他发现这颗天体不断改变位置，这一点使赫歇尔判断这个天体应该是一颗彗星。
天王星
在给皇家天文学会的报告中，赫歇尔一面称这颗天体为彗星，一面又将它说成行星。这引起了天文学家们的关注和争议。将近两年后，德国天文学家波得指出：这个天体是围绕太阳运转的一颗行星，因为它的轨道几乎呈圆形。很快，这种说法得到了公认，并将它命名为天王星。自此，太阳周围又多了一颗行星。太阳系的疆域变大了，这使得长久以来人们对太阳系的'固有认知发生了改变。
计算”出来的海王星
夜空中的天王星非常暗弱，接近人眼的目视极限只有非常好的视力，再加上非常好的观测环境，才能非常罕见地裸眼看见它。1781年，威廉·赫歇尔使用望远镜发现它，也属于偶然的幸运。对于距离太阳更远，视星等约7.8等的海王星，裸眼根本看不见。发现天王星后的60多年，天文学家们仍旧没能看见这颗行星的面目，更谈不上确定它的踪迹。这一次，天体力学摄动理论帮了天文学家的忙。
海王星
1821年开始，天文学家布瓦德计算天王星的轨道和位置，发现总跟观测位置不符，到1830年偏差达20角秒，1845年达2角分。因此，有天文学家认为这是一颗未知行星引力摄动引起的。此时，英国的青年学者亚当斯和法国的青年天文学家勒维耶，利用天体力学摄动理论，分别独立计算了这颗未知行星的轨道。
1846年9月23日，德国天文学家伽勒根据勒维耶的计算结果，找到了这颗摄动行星，它就是海王星。
遥远的冰质巨行星
太阳系的八颗行星都围绕太阳运转。地球到太阳的平均距离是1.5亿千米，这个距离被定义为一个天文单位（au)。天王星到太阳的平均距离是29亿千米，合19.3天文单位。在如此遥远的轨道上，它围着太阳运转一周要花84年。1977年8月20日，美国航天局发射了旅行者2号空间探测器，飞行8年5个月后，才到达天王星附近。说起海王星，它离太阳和地球更加遥远，与太阳相距平均45亿干米，合30个天文单位，沿着这样巨大的轨道，它围绕太阳运转一周要花165年。从1846年人类发现海王星，到2011年它仅仅围绕太阳运转一周。
天王星半径为25362千米，在八颗行星中排名第三。海王星略小，半径为24622千米。从大小看，两颗行星非常接近，它们的半径约是地球半径的4倍，可算是体型巨大的行星，如果地球是一个苹果的话，天王星和海王星就像篮球大小。从结构、物质组成和温度上看，两颗行星也基本相同。它们的中心是小的岩石内核；固体核的外面是水、氨和甲烷等构成的一个厚层，称为幔，这里物质状态呈现为致密流体，约占行星总质量的80%.两颗冰巨星的最外层是大气，主要组成成分是氢、氦、少量甲烷，以及微量的水、氨等。
天王星和它的五颗较大的卫星
天王星外表大气层的最低温度可低至－224.2摄氏度，比海王星还略低一些，如此低的温度，表明两颗行星表面十分寒冷，其中的水、氨为冰态。它们不像木星和土星那样，85%以上的物质为气体，所以，天王星和海王星被称为冰质巨行星。
虽然海王星的半径比天王星略小，但是它的质量却比天王星略大。两颗冰质巨行星看上去都呈蓝色，天王星是颜色浅淡的蓝绿色，海王星是颜色较深的纯蓝色。无论是大小、质量、物质组成、内部结构，甚至是外表颜色，两颗冰巨星都非常类似，像一对太阳系的行星双胞胎。