天王星是第二个具有光环的行星，在望远镜里天王星呈现出小小的淡绿色圆天王星面，在赤道区域有几条明暗相间的条纹。天王星的赤道直径约为51800公里，为地球的3.8倍。天王星的密度很小，只有水的1.24倍。天王星的质量是地球的15倍。表面温度非常低，大约有-210℃。天王星到太阳的平均距离为28.8亿万公里，公转周期为84年，自转周期为24小时左右。天王星的形状和木星、土星一样，非常扁。天王星也是气质性行星天王星大气中，几乎所有的氨都已冻结，而甲烷则占有优势地位。天王星有一个特别的地方，就是它在围绕太阳公转时，自转轴几乎就在公转轨道面上，所以，看上去它好像是躺在那儿公转。因此，在天王星上一年四季变化得很大，几乎整个行星表面都有被太阳直射的机会。只是每季特别长，大约要20年。天王星的光环，其环带分成16个环，均为封闭环，主要由冰、铁物质组成。光环里的气体物质极其稀薄。天王星有5个卫星，它们的直径分别从321公里到2896公里之间，它们与天王星的距离从122300公里到585774公里。当天王星的某一极对着我们时，我们可以看到这些卫星在近似圆形的轨道上运转。
最早最早发现天王星的人是英国的天文学家威廉·赫歇耳，在这以前，人们只认识水星、金星、火星、木星、土星五大行星，因为这五颗行星都可以用肉眼观察到。
赫歇耳德意志诞生的英国天文学家威廉·赫歇尔出生于汉诺威，他最初是一个音乐家。17岁时来到英国，当宫廷歌会的双簧管吹奏者。他一方面以音乐维持生活，另一方面他刻苦努力学习数学和物理。
天王星1774年，在他36岁的时候，亲自制造成功一台反射望远镜。他一生中制造了400多台望远镜，口径最大的有125厘米。在1781年3月13日，这是一个很平常的日子，晴朗而略带寒意的夜晚，跟往常一样，他在其妹妹加罗琳的陪同下，用自己制造的口径为16厘米、焦距为213厘米反射望远镜，对着夜空热心地进行巡天观测。当他把望远镜指向双子座时，他发现有一颗很奇妙的星星，乍一看象是一颗恒星，一闪一闪地发光，引起了他的怀疑。第二天晚上，他又继续观测。原来这颗星还在移动，尽管这颗星没有朦胧的彗发，也没有彗尾，肯定不是一颗恒星。但他以“关于一颗彗星的探讨”为题提出报告。
经过一段时间的观测和计算之后，这颗一直被看作是“彗星”的新天体，实际上是一颗在土星轨道外面的大行星，一下子太阳系的范围被扩大了整整一倍之多。天王星离太阳系约28亿8千多公里，而土星离太阳系约14亿公里。天王星的发现使赫歇尔闻名于世，并被英王任命为皇家天文学家。此后，他致立于天文学，一生中作出过许多贡献。
天王星被发现以后，立即成为天文学家们的重要观测对象，都想目睹这颗大行星的真面目，这是理所当然的。在人们观测和计算中，发现天王星理论计算位置与实际观测位置总有误差。法国天文学家布瓦尔受法国经度局的委托，计算了3颗最大和最远的行星，木星、土星和天王星的位置。对于木星和土星，计算结果与实际观测十分相符，惟独对于当时所知的最远天王星的结果总是不能令人满意。与1821年计算结果相隔不到10年，1830年就发现了计算的位置与观测的结果，两者之间的差异达20″。到了1845年，这个误差值便超过2′，即在15年间扩大了6倍！这么大的误差对于天文学家是无法容忍的。而且这个误差随着时间在一个劲地增大。人们由此得出结论，在计算天王星的位置时，一定还有某种未知因素没有考虑进去。这个因素是什么呢？一种比较被人们容易接受的想法是：在土星的轨道外面找到了天王星，为什么不能设想在天王星轨道外面还存在着一颗尚未露面的大行星呢？也许正是它对天王星的吸引力在影响着天王星的运行呢。但这颗星是怎样的未知大行星呢？离天王星有多远，质量有多大，运行的轨道又如何？等等，答案可以有无数个。问题难就难在一时无法在广阔宇宙中寻找，只有通过古怪的天王星的运动来推测这颗未知行星的运行轨道。