Neptune est la planète la plus froide du système solaire, maintenant une moyenne assez constante de -200 degrés Celsius. Vers l'équateur de la planète, les températures peuvent descendre jusqu'à -218 degrés Celsius, tandis que la température au pôle Sud est d'environ 10 degrés Celsius plus chaude.
L'écart de température est dû au fait que le pôle Sud de Neptune est exposé au soleil. Comme une année sur Neptune équivaut à 165 années terrestres, le pôle Sud est le point le plus chaud de la planète pendant environ 75 ans à la fois. Après cela, Neptune avance suffisamment dans son orbite pour que le pôle Sud ne reçoive plus le plus d'exposition au soleil.