Uranus
Uranus mengitari Matahari sekali dalam 84 tahun. Jarak rata-ratanya dari Matahari kira-kira 3 miliar km (sekitar 20 SA). Intensitas sinar Matahari di Uranus sekitar 1/400 yang ada di Bumi. Elemen orbitnya dihitung pertama kali tahun 1783 oleh Pierre-Simon Laplace. Dengan berjalannya waktu, perbedaan mulai terlihat antara orbit yang diprediksikan dan yang diamati dan pada tahun 1841, John Couch Adams pertama kali mengajukan bahwa perbedaan itu mungkin disebabkan sentakan gravitasi oleh sebuah planet yang tidak terlihat. Pada tahun 1845, Urbain Le Verrier mulai riset mandirinya sendiri tentang orbit Uranus. Pada 23 September 1846, Johann Gottfried Galle menemukan lokasi satu planet baru, yang kemudian diberinama Neptunus, hampir pada posisi yang diprediksikan oleh Le Verrier.
Neptunus
Cuaca Neptunus yang beragam jika dibandingkan dengan Uranus diyakini disebabkan oleh panas internalnya yang tinggi. Meski Neptunus terletak setengah jarak dari Matahari seperti Uranus, dan hanya menerima 40% sinar Matahari, suhu permukaan kedua planet ini secara kasar setara. Wilayah atas troposfer Neptunus memiliki suhu rendah . Pada kedalaman tempat tekanan atmosfer mencapai , suhunya mencapai . Jauh di dalam lapisan gas, suhu naik bertahap. Seperti Uranus, sumber pemanasan ini tidak diketahui, namun perbedaannya sangat besar: Uranus hanya memancarkan 1,1 kali energi yang diterima dari Matahari; sementara Neptunus 2,61 kali energi yang diterima dari Matahari. Neptunus adalah planet terjauh dari Matahari, namun energi internalnya mampu menggerakkan angin planet terkuat di Tata Surya. Beberapa penjelasan telah dikemukakan, termasuk pemanasan radiogenik dari inti planet, konversi metana di bawah tekanan tinggi menjadi hidrogen, intan dan hidrokarbon (hidrogen dan intan akan naik dan tenggelam, melepaskan energi potensial gravitasi), dan konveksi di atmosfer bawah yang menyebabkan gelombang gravitasi terpecah di atas tropopause.