天王星，绕太阳公转周期 84.01 年，平均运行速度每秒 8 公里。它是太阳系内的第三颗大行星，体积是地球的 52 倍，质量是地球的 14.5 倍，平均密度小，是地球的 0.28 倍，从体积、质量和平均密度比较，它有点类似木星，因此把它归人类木行星。科学家们据此推测天王星也没有坚实的固体外壳，星体完全由气体组成，主要成份是氢和氮，还含少量的氮和甲烷。
天王星距地球约 28 亿公里，大约相当于地球到土星距离的两倍多，因为它太遥远，人类对它知道得太少了。然而，它一系列奇怪的天文物理现象和固有的内部构造激起了科学家对它就近观察的强烈愿望。据目前观察，它的自转轴差不多躺在公转轨道平面内，所以当它的一个极几乎垂直地接受日光照射时，另一个极却落在漫长的黑夜里，只有在特定的一、二十年时间内才能观察到它的赤道区和扁球形状。
“目前从地面望远锐观察到天王星有 9 条淡淡的光环，并拥有 5 颗卫星，令人奇怪的是和其他行星卫星不一样，这些卫星有的左旋，有的右旋。据科学家们推测，天王星犹如当年逐渐冷却和凝聚过程中之地球，就近考察天王星会获得珍贵资料与信息，有利于探索太阳的起源和进化。
1986 年 1 月 24 日，风尘仆仆的旅行者 2 号探测飞船飞抵天王星近旁。飞船在距天王星中心 107020 公里处，以每小时 67820 公里的速度飞越，对天王星进行了一系列科学探测和拍摄照片，获得大量科学资料。
飞船科学探测确认，天王星被汪洋大海所覆盖，其深度达 8000 公里，海水温度高达几千度。由于洋面上压着沉重的大气，因此超高温的海水未能沸腾；反过来，又恰恰由于这种超高温，才阻止了高压把海水“压凝”。天王星有极其丰富的大气，据探测资料，其大气层厚达几千英里，大气主要成份，确实是以前认为的那样是氢，其次是氦，占大气的百分之十到百分之十五，其余为少量其他气体。大天王星大气的云层中发现有向外喷射的气流，这种气流有毒。大气中还有猛烈的风暴，风速每小时达 1600 公里。此外，还发现天王星的大空中有“电辉光”，这在旅行者探测木星和土星时就曾有所发现。科学家们认为，电辉光可能和氢的存在有关。探测确定天王星自转周期为 16 小时 58 分，正负 18 分，而不是原来地面观测确认的 23 小时。
天王星的温度变化与地球大不相同。在地球上温度高低与阳光的直射、斜射关系甚大，而在天王星则不然。阳光普照的南极反而比阴暗的北极要低。南极太阳照耀下高层大气温度为 1800℃，黑暗的北极高层大气温度竟达 2400 ℃。探测结果还表明，天王星是彗星构成的，这点不同于其他的近邻土星和木星，后两颗星都是由旋转的星云组成的。这一认识也和原来对天王星的看法不同。据探测资料，天王星的大气在彗星中也同样存在。科学家们分析，目前远离太阳的彗星，原本在天王星和海王星轨道上绕太阳运行，由于在引力作用下飞离轨道，最后在遥远的地方形成云雾；而留在天王星、海王星轨道上的数百万个彗星相结合便形成了天王星和海王星。构成天王星的彗星本来是巨大的冰块，只是在行星形成时，由于受高压和冲击的强力作用产生了高温，于是巨大的冰球便成了高温的水球了。
旅行者 2 号探测还揭开了天王星的两个谜。第一个谜，天王星虽没有坚实的固体外壳，是厚密大气包围下的超高温水球，但它的内核是和地球差不多大小的熔化岩心，其构成和地球大不相同，地球是以铁石为主，故比重比天王星内核大得多。第二个谜，天王星也有磁场、不过强度较弱，过去认为天王星没有磁场，因而被认为是一个谜。天王星磁场扭曲而毫无规律，科学家认为，这可能是由巨大的海洋和岩心缓缓扰动而引起的。
探测天王星光环也有新发现，光环总数不是地面观测到的 9 个，而是 20 个左右。光环之间有环缝，环缝中有颗粒很小的填充物。从摄下的彩色照片看，天王星的光环颜色不尽一样，有红色的，也有蓝色的，但是整个来说，光环增多较暗。
对天王星的卫星也有新发现，在原来已知的 30 至 70 公里之间。飞船对原来的 5 颗卫星进行了测定，天卫一、二、三、四、五的直径现测定为：1180公里、1220 公里、1620 公里、1570 公里和 480 公里。这些卫星中最令科学家惊讶的是天卫五。旅行者 2 号飞船在距天卫五 18000 公里处飞过，共拍照片 16 秒种。这些照片表明，天卫五不是标准的圆球星体，它的地形极其复杂，至少有 10 种不同地貌。它拥有高耸入云的山峰、幽深的峡谷、又长又深的裂缝、横亘的大山梁、令人生畏的悬崖、错落分布的环形山以及“流淌”着的冰川等。天卫五地形如此复杂丰富多彩，简直可以把它看成太阳系内卫星的总代表。望着天卫五的照片，科学家惊叹的是，这种千奇百怪的地貌是怎样形成的呢？