天王星是1781年由著名的英國天文學家威廉．赫歇爾(1738～1822)發現的。當時，他還是英國皇家樂隊的鋼琴師，隻是一名業餘天文愛好者，使用自己磨製的望遠鏡，但卻成為世界上第一位發現行星的功臣。他希望用英王喬治的名字來命名這顆新行星，天文學家不以為然，有不少天文學家建議用發現者赫歇爾的名字命名，他又謙虛地謝絕。最後還是以希臘神話中最早的天神“烏拉諾斯”命名，中國就稱之為天王星。
天王星比較暗，最亮時能達到6等星，眼力好的人勉強可見。它的直徑5．2萬千米，是地球的4倍多，質量則為地球的14．54倍。它離太陽的平均距離為28．7億千米，特別寒冷。天王星也有較厚的大氣層，大氣的主要成分是氫，其次是氦，還有少量的甲烷。大氣內的平均溫度在-200℃左右。其核心是岩石物質，核心的溫度大約兩三千攝氏度。核心外麵是一層水冰和氨冰。天王星接收太陽輻射很少，也沒有發現其內部有能源，但是它的大氣卻很不平靜，風速可達每秒400米，這比地球上最強的颶風的速度要快得多。
天王星公轉一周需要84年。如果我們是生活在天王星上，長壽的人一輩子也不可能繞太陽兩周。然而它自轉一周的時間為16．8小時，比地球自轉的速度快。它的自轉軸幾乎和公轉軌道平麵平行。因此，可以說天王星是懶散地“躺”在軌道平麵上自轉和公轉。除了冥王星以外，地球和其他的行星基本上都是站在軌道平麵上自轉和公轉的。為什麽天王星如此特殊?天文學家猜想，它可能是被一顆行星撞倒了。天王星在被發現近200年後，才知道它也有環。和木星環一樣，天王星的環帶細而暗，地麵上的大型望遠鏡也看不見它。1977年，天文學家利用天王星掩飾恒星的機會來探討天王星是否存在環帶。如果有環帶，當它擋住恒星時，恒星的光度要變暗，所以從被掩恒星的光度變化確認了天王星環帶的存在。當時發現的天王星環有9個，1986年“旅行者”2號飛越天王星時，又發現了兩個新環，一共發現了天王星的11個環。
天王星的衛星也比較多，是一個大家庭。較早發現的5顆衛星都比較大。有4顆衛星的直徑都在1100千米以上，最小的一顆直徑為500千米。1986年1月，宇宙飛船“旅行者”2號飛近天王星，從1月24日到2月25日，對天王星及其衛星和環帶進行了細致的觀測，又發現10顆較小的衛星，使天王星的衛星數達到15顆。“旅行者”2號還對5顆早巳知道的衛星拍了許多照片，發現這些衛星的地貌很像地球，特別是天衛五的地貌非常豐富，既有懸崖峭壁，又有高山峽穀。
“旅行者”2號還發現天王星有一個令人奇怪的現象：它背向太陽的極區溫度反倒比被太陽照亮的另一個極區的溫度要高一些，這是什麽原因造成的，目前也是一個未解的謎。