Povrch Neptúna vyžiari 2,3 až 3,5 ráz viac tepla ako prijíma od Slnka. Planéta teda musí mať vlastný zdroj tepla, podobne ako Jupiter, Saturn a Urán. Neptún sprevádzajú dva mesiace: Triton a Nereida. Boh mora Neptún má tak i na oblohe svojich stálych sprievodcov; syna Tritona a morské víly Nereidy, z ktorých Amfitríta sa stala i jeho ženou. Triton je pravdepodobne jeden z najväčších mesiacov v slnečnej sústave. Jeho priemer, 3500 km, poznáme však s nepresnosťou až 50%. Okolo Neptúna sa pohybuje retrográdne vo vzdialenosti 347 500 km, po kruhovej dráhe so sklonom 160° k ekliptike. Nevylučujeme, že má metánovú atmosféru. Jasnosť Tritona, +13,6m, mierne kolíše v intervale rovnajúcom sa polovici periódy jeho rotácie. Tieto zmeny v jasnosti mesiaca si vysvetľujeme dvoma svetlými oblasťami na jeho povrchu, umiestnenými oproti sebe. Triton sa dá pozorovať už stredne veľkým ďalekohľadom. Objavil ho anglický astronóm W. Lassel roku 1846, onedlho po objave Neptúna. Druhý Neptúnov mesiac, Nereidu, objavil americký astronóm G. Kuiper až v roku 1949. Je veľmi slabý, +19,5m. Nereida sa na rozdiel od Tritona pohybuje okolo Neptúna po značne pretiahnutej elipse, so sklonom k rovine rovníka planéty 27,5°. Nereida je takmer 6 ráz menšia ako Triton. Od Neptúna je vzdialená až na 225 jeho polomerov.