Měsíce
Před setkáním Voyageru 2 byly jedinými známými měsíci Neptunu Triton, objevený vizuálně dalekohledem v roce 1846, Nereid, objevený na teleskopických fotografiích o více než sto let později, v roce 1949. (Neptunovy měsíce jsou pojmenovány podle postav v řecké mytologii obvykle spojených s Poseidonem nebo s vodou.) S průměrem téměř podobným zemskému Měsíci je Triton zdaleka Neptunův největší satelit – více než šestkrát větší než jeho největší známý sourozenec Proteus, objevený Voyagerem 2 v roce 1989. Triton je jediný velký měsíc sluneční soustavy, který cestuje po své planetě retrográdním způsobem. Navíc, zatímco oběžné dráhy největších měsíců ve sluneční soustavě jsou nakloněny méně než asi 5 ° k rovníku jejich planety, Tritonova oběžná dráha je nakloněna o více než 157 ° k Neptunovu rovníku. Nereid, který se v průměru otáčí více než 15krát dále od Neptunu než Triton, má nejexcentrickější oběžnou dráhu ze všech známých měsíců. Ve své největší vzdálenosti je Nereid téměř sedmkrát tak daleko od Neptunu než v nejmenší vzdálenosti. I při nejbližším přiblížení je Nereid téměř čtyřnásobkem vzdálenosti Tritonu.
NASA / JPL
V roce 1989 Voyagerova pozorování přidala do Neptunova systému šest dříve neznámých měsíců. Všechny jsou méně než polovinou Tritonovy vzdálenosti od Neptunu a jsou pravidelnými měsíci – tj. cestují v postupných, téměř kruhových drahách, které leží poblíž rovníkové roviny Neptuna. V letech 2002–03 bylo v pozorováních na Zemi objeveno dalších pět drobných měsíců, jejichž poloměr se odhaduje na poloměr přibližně 15–30 km (9–18 mil). Jsou nepravidelné a mají vysoce excentrické oběžné dráhy, které jsou nakloněny ve velkých úhlech k rovníku planety; tři oběžné dráhy v retrográdním směru. Jejich střední vzdálenosti od Neptunu leží zhruba mezi 15 a 48 miliony km (9 milionů a 30 milionů mil), daleko mimo oběžnou dráhu Nereidu. V roce 2013 byl na snímku z Hubblova kosmického dalekohledu objeven malý měsíc, Hippocamp, o poloměru asi 17 km. Jeho oběžná dráha byla sledována archivními snímky již v roce 2004. Obíhá mezi Larisou a Proteem, dvěma měsíci objevenými Voyagerem. Vlastnosti známých neptunovských měsíců jsou shrnuty v tabulce s názvy a orbitálními a fyzickými charakteristikami.
Ze šesti objevů Voyageru obíhá kromě Proteuse Neptun za kratší dobu, než je zapotřebí k rotaci planety. Z tohoto důvodu se zdá, že těchto pět pozorovatelů umístěných poblíž vrcholků mraků Neptuna stoupá na západě a zapadá na východě. Voyager pozoroval dva ze svých objevů, Proteus a Larissa, dostatečně blízko, aby zjistili jak jejich velikost, tak přibližný tvar. Obě těla mají nepravidelný tvar a vypadají, že mají silně kráterované povrchy. Velikost dalších čtyř se odhaduje z kombinace vzdálených obrazů a jejich jasů na základě předpokladu, že odrážejí asi tolik světla jako Proteus a Larissa – asi 7 procent. Proteus, se středním poloměrem asi 208 km (129 mil), je o něco větší než Nereid, se středním poloměrem asi 170 km (106 mil). Dalších pět měsíců je mnohem menších, z nichž každý má střední poloměr menší než 100 km.
Voyager Nereida zblízka nepozoroval, ale data ze sondy naznačují, že má téměř kulovitý tvar. Při otáčení Nereid Voyager nezjistil žádné velké odchylky jasu. Ačkoli kosmická loď nebyla schopna určit periodu rotace, díky vysoce eliptické oběžné dráze měsíce je nepravděpodobné, že je v synchronní rotaci – tj. Že její rotace a orbitální periody jsou stejné. Období rotace Tritonu je synchronní a ty ostatních Neptunových vnitřních měsíců jsou pravděpodobně synchronní nebo téměř stejné.
Triton je velikostí, hustotou a povrchovým složením podobný trpasličí planetě Pluto. Jeho vysoce nakloněná retrográdní oběžná dráha naznačuje, že se jedná o zachycený objekt, který se možná původně vytvořil, podobně jako Pluto, jako samostatná ledová planetesimálka v Kuiperově pásu vnější sluneční soustavy. Jeho původní oběžná dráha by byla vysoce výstřední, ale slapové interakce mezi Tritonem a Neptunem – cyklické deformace v každém těle způsobené gravitační přitažlivostí druhého – by nakonec změnily jeho cestu kolem Neptunu do kruhu. Proces Tritonova zajetí a cirkularizace jeho oběžné dráhy by vážně narušil jakýkoli dříve existující systém měsíců, který se vytvořil spolu s Neptunem z disku protoplanetárního materiálu. Nereidova radikální oběžná dráha může být jedním důsledkem tohoto procesu (i když není vyloučena možnost, že i Nereid je zachyceným objektem).Měsíce, které byly na oběžné dráze mezi Proteem a Nereidem, by byly vyhozeny z Neptunianského systému, vrženy do samotného Neptunu nebo pohlceny roztaveným Tritonem. Ani ty měsíce obíhající blíže k Neptunu by neunikly nějakému narušení. Současné oběžné dráhy Naiad přes Proteus (viz tabulka) se pravděpodobně velmi liší od původních oběžných drah a tyto měsíce mohou být pouze fragmenty původních těles, která se vytvořila s Neptunem. Následné bombardování troskami obíhajícími Neptun a meteoroidy z meziplanetárního prostoru mohlo dále změnit jejich velikosti, tvary a oběžné dráhy; například Hippocamp se pravděpodobně vytvořil z nárazu, který téměř narušil Proteus.
Neptun má také populaci trojských asteroidů, které na své oběžné dráze zaujímají stabilní Lagrangeovy body 60 ° dopředu (L4) a vzadu (L5) kolem Slunce. První objevený Neptun Trojan, 2001 QR322, byl nalezen v roce 2001. Od roku 2019 bylo známo 22 Neptunových trojských asteroidů – 19 v L4 a 3 v L5.