天王星的体积约为地球的64倍，其大气中包含83%的氢气，15%的氦气，2%的甲烷气体，表面温度平均为零下215c。2014年8月6日，美国国家航空航天局和欧洲航天局在夏威夷凯克天文台，利用哈勃太空望远镜成功的观测并记录了一场最大规模的风暴。因为天王星具备气态行星的特质，所以经常爆发风暴，此前观测到的一次最大规模的风暴被命名为berg。berg发生在2000年，其引起的巨大影响一直持续到2009年才消失殆尽。
1986年1月，美国国家航空航天局的旅行者2号拜访了天王星。这是对天王星仅有的近距离探测，之后一直没有新的探测计划。旅行者2号在1977年发射，在继续前往海王星的旅程之前，旅行者2号在1月24日最接近天王星，距离近达公里。旅行者2号研究了天王星大气层的结构和化学组成，发现了10颗新卫星，还研究了天王星因为自转轴倾斜97.77°所造成的独特气候，并观察了天王星的环系统。它也研究了天王星的磁场。它对最大的五颗卫星做了首度的详细调查，并研究当时已知的九圈光环，也新发现了另外两道光环。
2023年5月26日消息，美国宇航局的“旅行者 2号”几十年前飞掠天王星的时候，发现其南极周围出现了漩涡。天文学家当时展开了相关研究，发现温度并未发生变化，因此认为天王星的大气层相当惰性。根据近日发表在《Geophysical Research Letters》上的论文，天文学家认为在天王星的北极，存在着围绕北极旋转的极地涡旋。
当地时间2022年5月31日，法新社公布了天王星和海王星影像。画面中，左侧为天王星，右侧为海王星。该影像是旅行者2号飞船在20世纪80年代飞越这两个行星时拍摄到的。
2022年，德国、法国研究人员开展的一项新颖的实验证实：在太阳系外围海王星和天王星的冰巨星内确实会下“钻石雨”。
冥王星是柯伊伯带中的矮行星。冥王星是被发现的第一颗柯伊伯带天体，第一颗类冥天体，是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星。
在直接围绕太阳运行的天体中，冥王星体积排名第9，质量排名第10。冥王星是体积最大的外海王星天体，其质量仅次于位于离散盘中的阋神星。与其他柯伊伯带天体一样，冥王星主要由岩石和冰组成，质量相对较小，仅有月球质量的1\/6、月球体积的1\/3。冥王星的轨道离心率及倾角皆较高，近日点为30天文单位，远日点为49天文单位。冥王星会周期性进入海王星轨道内侧，但因与海王星的轨道共振而不会碰撞。按平均距离计算，太阳光需要5.5小时才能到达冥王星。
1930年，克莱德·汤博发现冥王星，并将其视为第九大行星。1992年后在柯伊伯带发现的一些质量与冥王星相若的天体开始挑战其行星地位。2005年发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%，国际天文联合会因此在2006年正式定义行星概念，将冥王星排除出行星行列，重新划为矮行星。