Con una massa pari a circa 17 volte quella terrestre ed una densità media di 1,64 volte quella dell'acqua Nettuno è il più piccolo e più denso fra i pianeti giganti del sistema solare. Il suo raggio equatoriale, ponendo lo zero altimetrico alla quota in cui la pressione atmosferica vale 1000 hPa, è di 24764 km.
Le dimensioni di Nettuno sono leggermente inferiori rispetto a quelle di Urano (il cui raggio medio è pari a circa 25600 km), ma la sua massa è maggiore.