Sao Hải Vương có chu kỳ quỹ đạo dài nhất so với bất kỳ hành tinh nào trong hệ mặt trời. Là hành tinh thứ tám và xa nhất so với mặt trời, sao Hải Vương mất khoảng 165 năm để hoàn thành một quỹ đạo duy nhất.
Nó có quỹ đạo hình elip với khoảng cách trung bình từ Mặt trời là 2,8 tỷ dặm, xa hơn khoảng 30 lần so với Trái đất. Khoảng cách này khiến Sao Hải Vương không thể nhìn thấy bằng mắt thường từ bề mặt Trái đất.
Tính đến năm 2014, Sao Hải Vương chỉ hoàn thành một quỹ đạo kể từ khi sự tồn tại của nó lần đầu tiên được nhà thiên văn học người Pháp Alexis Bouvard suy ra về mặt toán học vào năm 1846. Nhà thiên văn học người Đức Johann Galle sau đó đã sử dụng các tính toán của Bouvard để phát hiện Sao Hải Vương bằng kính thiên văn vào ngày 23 tháng 9 năm 1846.
