天王星是太阳系九大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第7颗，它在距太阳2.9×109千米处（轨道半长径）绕太阳旋转。天王星是一个体积很大的行星，它的赤道半径约25900千米，体积约为地球体积的历倍，在九大行星中仅次于木星和土星，排在第3位。天王星的质量为8.742×1028克，相当于地球的14.63倍。可是天王星的密度比较小，只有1.24克／厘米，在九大行星中位于第4位。海王星虽然比天王星小，但由于密度比天王星密度大，所以它的质量还排在天王星的前面。在天王星的表面上逃逸速度大到21.8千米／秒，对于气体来说，很难达到这样高的速度而逃离这个星球。因此在天王星上有厚厚的一层大气。由于存在着浓密的大气，所以在望远镜中，天王星呈现出蓝绿色的圆面。在天王星的两极看不到像火星极冠那样的白色冠冕，在天王星的圆面上也看不到像木星大红斑那样的结构，甚至连土星上那样暗淡的带状物也望不到。多次的光度测量，没有发现因旋转而引起的亮度变化。用放在高空气球上的口径为90厘米的望远镜拍得的高分辨率照片表明，天王星表面有着很强的、对称的临边昏暗现象，也就是说它的圆边缘比中心暗得多。除此之外其它形态特征，从望远镜中都看不到，这说明在天王星上到处都覆盖着厚厚的云层。
天王星上的大气含有大量的氢气，其次是甲烷气，到1978年底在天王星上只有这两种气体分子得到了确认。根据理论推断天王星上还存在着氨、水、氮、氖等气体分子，但是至今尚未找到。在天王星浓密的大气和厚厚的云层下，是我们观测不到的天王星地面。
据推测天王星应当有一个岩石和金属核心，核心外面包着一们艮厚的冰幔，冰幔是由水冰和氨冰组成的，从核心外一直延伸到2／3视半径的地方。冰幔的外面是分子氢层，再外面就是厚厚的大气。这样的推测还不能全面地解释从对天王星的观测中所得到的基本数据，比如它的半径、密度、扁率等等。因此科学家们还在努力研究，建立起使大家都更感到满意的天王星内部结构模型，以便更完满地解释那些观测到的情况。从天王星的直径、质量、密度、大气组成、内部结构方面看，它都与海王星、冥王星有相似之处。它们既不同于巨行星——木星和土星，也不同于类地行星，而构成另一群行星——远日行星。
天王星距离太阳大约是19.28天文单位（约为2.88×109千米），就连太阳光也要走2时40分才能到达那里。所以太阳照到天王星上的光极为微弱，大约只及地球接受太阳辐射的3／1000，温度低到约零下200℃。从天王星上看到的太阳直径仅仅1′40″，只有我们见到的太阳直径的1／20.在那里看不到水星和金星，就连地球也淹没在阳光中。木星和土星都成了晨昏天幕上的小星，只有海王星可以在半夜升起到空中，但是它也很暗淡。
说起天王星来，它最独特的地方就是它的自转方式。由于天王星的自转轴和公转轨道的夹角只有80，所以它就像是躺在公转轨道上，一边前进一边滚动着。它每滚动1周约为24小时，而绕太阳公转1周则需要用84年的时间。由于这种奇特的自转方式，使天王星上的季节变化也极为特殊。那里的两极地区差不多可以被太阳直射着，太阳直射在哪一极上，哪一极就是夏季，而背对着太阳的一极便是冬季。在一个天王星年里每一极都经历一次夏季和冬季，这两个季节每隔42年交替轮回一次。在夏冬两季里，我们从望远镜里看到的天王星，它的中心部位便是两极中的一极。只有当天王星处于夏冬之间的二分期时，才能够观测到它的赤道区，也才能看到它那扁球形的形状。
天王星有5颗卫星，其中天卫3、天卫4是威廉·赫歇耳在发现天王星之后过了6年于1787年首先观测到的。天卫1天卫2比较暗，在1851年由拉塞尔发现，差不多迟了1个世纪。而天卫5更暗，它的亮度只有19等，距离天王星又最近，只有130000千米。所以很难观测到它，直到1984年才被美籍荷兰天文学家柯伊柏在一张照片上找到。天王星的5颗卫星都在接近圆形的轨道上绕天王星转动。轨道面和天王星赤道面的夹角都很小，因此它们都是规则卫星。5颗卫星的公转方向与天王星本身的自转方向相同，但是它们的轨道面与天王星的公转轨道面夹角超过了90°，达到98°，所以这5颗卫星都是逆行卫星。
这几年在对天王星的观测中取得的最大收获是发现了天王星的光环。几个世纪以来，人们一直以为太阳系的大行星中，只有土星有奇特而美丽的光环。在1977年3月10日的天王星掩恒星的观测中，发现天王星也有光环，就是太阳系研究中的一个重大的发现，它给这颗遥远的行星增添了新的光彩。
所谓掩星就是从地球上看去，像发生日蚀或月蚀那样，只不过是行星把远处的恒星遮掩住了。通过行星掩恒星的观测，能够给我们提供有关轨道参数、行星直径、大气结构等等资料。1977年3月10日天王星遮掩恒星SA0158687，这是一次十分难得的掩星观测机会，但不是地球上所有地方都能观测到掩星，我国恰好位于可见到掩星的狭长地区内。这一天夜里我国酌天文工作者和许多国家的天文工作者都投入到这一观测中，美国的天文工作者还乘坐着飞机，在13千米的高空观测了这一次罕见的现象。我国紫金山天文台和北京天文台、印度天文台、澳大利亚的帕斯天文台、南非天文台以及美国的飞行实验室在观测掩星的过程中，都发现在天王星的周围有光环。
飞行实验室、南非天文台发现天王星有5个光环其中主环E较宽，约100千米，其余4个环只有10多千米。我国和印度只观测到了主环￡。后来我国的科学工作者又对全部资料进行检测，也发现了其他4个光环。
后来又经过几次天王星掩星的观测，到1980年止，共发现天王星有16个光环！
第二个具有光环。的行星是天王星。天王星在土星的外面，距太阳19.2天文单位，由于它比较暗，肉眼很难看到它（只有在天气非常好，天王星刚好在天顶，而且又没有月亮的夜晚才勉强可以看到它），所以一直到1781年才在望远镜里第一次发现它。天王星呈现出小小的淡绿色圆面，并且也像木星和土星一样，在赤道区域有几条明暗相间的条纹。
天王星也很大，仅次于木星、土星和海王星，其直径有地球的4倍。天王星的密度很小，只有水的1.24倍。
天王星自转也很快，自转周期不定，约为24小时。公转周期为84年。由于快速的自转，使得天王星的形状也和木星、土星一样，非常扁，其扁率为0.03.
天王星有一个特别的地方，就是它在围绕太阳公转时，自转轴几乎就在公转轨道面上，所以，看上去它好像是躺在那儿公转。因此，在天王星上一年四季的变化就非常之大，几乎整个行星表面都有被太阳直射的机会。只是每季特别长，大约要20年。
天王星大气中没有发现氨，主要是氢和甲烷。表面温度更低，平均为零下180℃左右。
1977年3月，天王星发生掩星现象，中外天文学家抓住了这一良机，利用各种手段，对它进行了观测，发现天王星也有一个光环，只是光环里气体物质极其稀薄。天文学家仔细研究了所得的资料，发现其环带分成16个环，均为封闭环，主要由冰、铁物质组成。因为还没有作更多的研究，详细情况还不清楚。
天王星共有5颗卫星，都不很大。