天王星的大气由83%的氢、15%的氦、2%的甲烷与少量的乙炔和其他碳氢化合物组成。上层大气中的甲烷吸收红光，使得天王星呈现出蓝绿色。大气层中排列着在各个纬度运行的云层，其形成机制与木星和土星鲜明的纬度云带相似。天王星中纬地区的风向与行星自转方向保持一致，风速在每秒40－160米之间。射电科学实验发现，在赤道地区，风速保持在每秒100米，但方向正好相反。
旅行者2号拍摄的天王星，下方可见少量的云系
天王星的内部结构
天王星和它的环，旅行者2号拍摄
旅行者2号拍摄的伪彩色天王星
哈勃拍摄的天王星，呈现了其自转的特性
天王星的环结构，由旅行者2号拍摄
天王星最著名的特征是其倾斜的姿态。导致它保持这个不寻常的姿势的原因，可能是由于在太阳系形成的初期一个行星大小的天体与它发生过碰撞。旅行者2号发现，这个倾斜的姿势给天王星带来的最让人吃惊的影响是在给它的磁场所造成的后果，它的磁场轨迹与其自转轴有60度的夹角。行星的自转把磁场扭曲成了长长的螺旋形。磁场的成因尚未明了；原本以为在其内核和大气之间存在着的一个由水和氨水组成的导电的、超高压的海洋看起来并不存在。地球和其他行星磁场的成因据信是由于它们熔化的内核所导致的电流作用。
天王星的环
天王星的两个“牧羊卫星”
天王星的9道环
天王星家族
天卫一Ariel
天卫一Ariel
天卫二Umbriel
天卫二Umbriel
天卫三Titania
天卫三Titania
天卫四Oberon
天卫五Miranda
1977年，天王星的首批共九条环被发现。在旅行者号的访问期间，这些环被一一照相和排列，并发现了另两条新的环和小环。天王星的环和木星环和土星环显然不同。最外面的第五环的成份大部分是直径为几英尺的冰块，整个环系统布满了细小的尘埃。
另外还可能存在着大量的窄环，它们是一些可能还未成形的环，或许还刚刚开始排列成一个弧形，它们的宽度仅有50米。单独的环的反射率非常低。至少有一条环，即第五环是灰色的。天王星的卫星Cordelia和Ophelia扮演着第五环的牧羊卫星的角色。58xs8.com