천왕성은 태양계의 일곱번째 행성으로 기존의 다섯 행성처럼 맨눈으로 볼 수 있음에도 불구하고 천왕성은 매우 느리게 움직이고 게다가 어둡기 때문에 그 천왕성의 존재가 오랜 기간 동안 인류에게 알려지지 않았다고 한다. 심지어 천왕성은 여러 다른 천문학자들에게 맨눈으로 관측되기도 하였으나 그들은 모두 천왕성을 평범한 어두운 별이라고만 생각하였다. 천왕성은 맨눈이 아닌 기술 망원경을 이용하여 발견한 최초의 행성이기도 하다. 천왕성의 질량은 지구의 약 14.5배로 가스 행성 중에서 가장 가볍고 밀도 또한 토성 다음으로 낮다고 한다. 천왕성의 반지름은 해왕성보다 조금 더 크나 밀도가 보다 낮기 때문에 해왕성보다 작다고 한다. 천왕성은 다른 가스 행성들과 마찬가지로 천왕성은 디스크 형태의 영역인 고리와 천체 둘레를 도는 수많은 자연 위성, 자기장을 지니고 있다. 천왕성은 희미한 행성 고리를 지니는데 직경 10m까지의 어두운 미립자들로 구성되어 있다. 천왕성의 고리들은 투명도의 차이나 틈이 천왕성과 함께 형성되지 않았음을 비롯해 오래되지 않았을 가능성도 있다. 지구에서 본 천왕성의 고리는 종종 과녁 모양처럼 천왕성 주위를 둥글게 두르기도 하며 위성들은 천왕성을 시계 방향으로 회전하는 것처럼 보인다. 또한 천왕성은 자전축이 약 98도로 크게 기울어져 있어 마치 태양계 표면에 누워있다시피 하며 거의 공전 면과 맞닿을 정도라고 한다. 즉 천왕성의 북극 및 남극이 가리키는 방향은 다른 행성들의 적도가 가리키는 방향과 비슷하다는 것이다. 이러한 심한 기울기의 원인은 지금까지도 확실하게 밝혀지진 않았어도 태양계 초기에 천왕성이 원시 행성과의 충돌로 인해 이런 기울어짐이 생겨났다고 추정되기도 하며 다른 의견으로는 토성과 해왕성, 즉 다른 행성들에 의한 중력의 영향으로 인해 궤도와 기울기에 영향을 주었을 것이라는 가능성도 제기되고 있다. 이렇게 큰 자전축의 기울기는 천왕성에서의 계절을 다른 행성과 완전히 차이 나게 한다.
천왕성은 84년 주기로 한 바퀴 돌며 태양에서의 평균 거리는 30억 km 거리라고 한다. 천왕성에서 태양을 본다면 지구에서보다 400배 희미하게 보일 것이다. 천왕성의 지점 부근에서는 극 한쪽 면이 계속 태양을 향해있다고 하고 다른 반대쪽 극은 태양을 볼 수 없다고 한다. 한쪽의 극은 42년 동안 태양 빛을 받고 42년 동안에는 어둠에 놓이게 된다. 결국 이러한 천왕성의 자전 때문에 한쪽 극 부분은 적도 부분보다 더 많은 양의 태양 에너지를 받게 된다. 그런데도 천왕성의 적도가 에너지를 더 많이 받는 극 부분보다 더 따뜻하다고 한다. 이러한 아이러니한 현상은 대기의 질량과 그 속에 열을 저장할 수 있는 양이 워낙 크기 때문에 40년 주기의 태양 빛과 암흑의 반복이 큰 영향을 못 주는 것으로 예상된다. 또한 천왕성의 자전 주기는 17시간 14분 정도라고 한다. 그러나 모든 거대 가스 행성들의 상층 대기는 자전의 방향으로 심한 바람의 영향을 받는다고 한다. 그렇기 때문에 실제 보이는 천왕성의 대기는 실제 자전 주기보다 빠르게 움직이며 한번 대기가 자전하는 데는 14시간도 걸리지 않는다. 자외선과 가시광선 파장에서 천왕성을 보게 되면 천왕성의 대기는 다른 거대 가스 행성들과는 전혀 다르게 매우 고요하며 쌍둥이 격인 해왕성과도 큰 차이를 보인다. 천왕성의 특징이 없는 특징은 천왕성의 내부 열이 다른 가스 행성보다 현저히 낮기 때문이다. 천왕성은 현재까지 여러 개의 위성이 발견되었다. 중요한 5개의 위성으로는 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론을 들 수 있다. 천왕성의 위성 계는 4개의 가스 거대 행성 중에 가장 협소하며 5대 위성의 총질량이 해왕성의 위성인 트리톤 하나의 절반도 되지 않는다고 한다. 달들은 50% 얼음과 50%의 석질로 대부분 이루어져 있으며 얼음들은 암모니아와 이산화탄소 등으로 이루어져 있을 것이라고 추정된다. 천왕성은 해왕성과 마찬가지로 언 메탄이 표면을 이루고 있는데 해왕성과의 차이로는 조금 더 초록색을 띠고 있다는 점이다. 천왕성을 이루고 있는 물질은 해왕성과 모양이 서로 비슷하여 이 둘보다 큰 가스 행성인 목성, 토성과는 그 조성물이 다르다. 이런 이유로 인해 천문학자들은 이들을 '얼음 거대 행성'이라고 불렀다. 천왕성 내부에 있는 얼음 물질의 총질량은 아직 정확하게 알려지진 않았어도 모형에 근거할 때 얼음 물질의 질량은 지구의 9~13배 정도일 것이라고 한다. 천왕성의 대기는 태양계 행성 중 가장 차가운데 그 온도는 최소 -224도에 이른다고 한다. 태양계에서 가장 추운 행성으로 기록하고 있으며 해왕성보다 천왕성이 더 차가운 이유는 해왕성 내부에는 알 수 없는 열이 발생하기 때문이라고 한다. 또한 토성이나 목성의 대기처럼 수소와 헬륨으로 이루어져 있으나 물이나 암모니아와 같은 휘발성 물질들이 더 많이 섞여 있다고 한다. 수소와 헬륨이 천왕성 전체 질량에서 자치하는 비율은 지구의 0.5~1.5배 정도에 불과하고 얼음 물질과 가벼운 기체 물질을 제외한 나머지 질량은 암석 물질일 것으로 예상된다. 천왕성은 밀도가 낮은 것으로부터 천왕성 내부는 물, 암모니아, 메테인 등 여러 종류의 물질로 섞여 있는 상태를 추측할 수도 있다. 천왕성 대기에는 복잡하게 층이 진 구름의 구조가 형성되어 있는데 고도가 낮은 층의 구름은 물로 이루어져 있고 그 위층의 구름은 메테인의 결정일 것이라고 보고 있다. 천왕성의 내부를 구성하는 물질은 거대 가스 행성과는 달리 주로 얼음과 암석이 주를 이룬다고 한다.