سیاره نپتون قبل از رصد مستقیم به‌صورت ریاضی پیش‌بینی شده بود. اما مشاهدات تلسکوپی که وجود سیاره بزرگ را تأیید می‌کرد، در شب 23 سپتامبر 1846، در رصدخانه برلین، توسط ستاره‌شناس یوهان گوتفرید گاله انجام شد.
کشف نپتون تنها هفده روز بعد، منجر به کشف قمر آن، تریتون، توسط ویلیام لاسل نیز شد.
سیاره اورانوس از زمان کشف آن توسط ویلیام هرشل در سال 1781 تقریباً یک دور کامل را تکمیل کرده بود. اما اخترشناسان یک‌سری بی‌نظمی را در مسیر آن کشف کرده بودند که با قانون گرانش جهانی نیوتن قابل توضیح نبود.
بااین‌حال، اگر گرانش سیاره‌ای دورتر و ناشناخته، مسیر آن را به دور خورشید مختل می‌کرد، می‌توانست این بی‌نظمی‌ها را حل کند. بنابراین دانشمندان به‌طور جداگانه محاسباتی را برای تعیین ماهیت و موقعیت چنین سیاره‌ای آغاز کردند.
مشاهدات قبل از کشف
نپتون آنقدر کم‌نور است که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست. بنابراین اولین مشاهدات نپتون تنها پس از اختراع تلسکوپ ممکن شد.
شواهدی وجود دارد مبنی‌بر اینکه نپتون توسط گالیله در سال 1613، توسط ژروم لالاند در سال 1795 و جان هرشل در سال 1830 دیده و ثبت شده است. اما هیچ یک از آنها در آن زمان نپتون را به‌عنوان یک سیاره به رسمیت نمی‌شناختند.
نقاشی‌های گالیله نشان می‌دهد که او نپتون را در 28 دسامبر 1612 و دوباره در 27 ژانویه 1613 رصد کرد. از نظر تاریخی تصور می‌شود که او معتقد بود که نپتون، ستاره‌ای آبی ثابت است. بنابراین به او اعتباری برای کشف آن داده نمی‌شود.
در ژوئیه 2009، دیوید جیمیسون، فیزیکدان دانشگاه ملبورن، شواهد جدیدی را اعلام کرد که نشان می‌داد گالیله واقعاً از کشف چیزی غیرعادی درمورد این به‌اصطلاح «ستاره» آگاه بوده است.
کشف نپتون
لو وریر، ستاره‌شناسی که محاسباتی مبنی بر مدار سیاره هشتم انجام داده بود، در تلاش‌های خود برای علاقه‌مندکردن ستاره‌شناسان فرانسوی به این موضوع ناموفق بود. او سرانجام نتایج خود را از طریق پست برای یوهان گوتفرید گاله در رصدخانه برلین فرستاد.
گاله نامه لو وریر را در صبح روز 23 سپتامبر دریافت کرد. او که دستیار رصدخانه برلین بود، از مدیر رصدخانه، یوهان فرانتس انکه، درخواست کرد که از تلسکوپ فراونهوفر آنها استفاده کند.
مکالمه گاله و انکه توسط هاینریش لوئیس دآرست، دانش‌آموزی که در رصدخانه کار می‌کرد، شنیده شد و او با هیجان از گاله اجازه خواست تا به رصدها بپیوندد.
آنها با نقشه ستاره‌ای در دست از تلسکوپ فرانهوفر استفاده کردند. گاله مشغول رصد با تلسکوپ بود و موقعیت ستاره‌ها را می‌خواند، درحالی‌که دآرست پشت میز نزدیکی نشسته بود و مختصات را در برابر نمودار Hora XXI بررسی می‌کرد. طولی نکشید که دآرست فریاد زد: «آن ستاره روی نقشه نیست!»
این کشف به لطف نمودار آسمان Hora XXI آکادمی علوم برلین که توسط کارل برمیکر تکمیل شده بود، انجام شد.
پس از دو شب مشاهدات دیگر که در آن، موقعیت و حرکت نپتون تأیید شد، گال با حیرت به لو وریر پاسخ داد: «سیاره‌ای که مکان آن محاسبه‌شده واقعاً وجود دارد.»
