Cel mai fierbinte Neptun devine vreodată la suprafața sa, care este definit ca punctul în care atmosfera sa groasă este la aceeași presiune ca atmosfera Pământului la nivelul mării, este -296 F. Aceste temperaturi se găsesc la poli pe baza anotimpurilor lui Neptun.
Neptun este una dintre cele mai reci planete din sistemul solar, cu o temperatură medie de -356 F la marginea atmosferei și -346 F la suprafața sa. Este ușor mai cald decât Uran în ciuda faptului că este mai departe de soare. Acest lucru se datorează faptului că interiorul său este în mișcare mai mult decât cel al Uranusului, iar o parte din această energie cinetică este transformată în căldură.