Nel 2007 risultavano essere 13: Tritone, Nereide, le sei lune scoperte dalla sonda Voyager 2, le 4 lune scoperte nel 2002 e la luna scoperta nel 2003; due asteroidi hanno lo stesso nome di alcuni satelliti di Nettuno e si possono distinguere solo per la presenza del numero prima del nome: 74 Galatea e 1162 Larissa

La maggior parte delle informazioni che abbiamo derivano dal passaggio ravvicinato il 25 agosto 1989 della sonda Voyager 2. Tritone si trova a 357.760 km da Nettuno attorno al quale compie con moto retrogrado un'orbita circolare, l'eccenticità è pari a 0.00, fortemente inclinata sul piano orbitale del pianeta (157.340o); è quindi l'unico grande satellite che ruota "alla rovescia", inoltre sommando l'inclinazione del suo asse di rotazione con quello di Nettuno (circa 30o) risulta che l'asse di rotazione di Tritone punta quasi direttamente verso il Sole, come il pianeta Urano.

Da ciò segue che i poli di Tritone, seguendo Nettuno nell'orbita attorno al Sole, si espongono alternativamente alla luce solare diretta, dando probabilmente luogo a drastici cambiamenti stagionali. Quando il Voyager 2 sorvolò Tritone questo rivolgeva verso il Sole il Polo Sud e l'emisfero meridionale risultava coperto da una cappa di azoto e metano ghiacciati; nulla al momento si sa sul Polo Nord. Tritone possiede un'atmosfera, che risulta composta in prevalenza di azoto con piccole quantità di metano. La superficie di Tritone presenta tracce di metano, ghiaccio di monossido di carbonio, ghiaccio d'acqua e ghiaccio secco che portano ad un'albedo elevata e che varia localmente tra 0.60 e 0.95.

È una superficie relativamente disomogenea ed è presente un'attività geologica particolarmente intensa; sono stati infatti individuate vicino alle pianure meridionali delle maculae, a cui sono stati assegnati i nomi di divinità acquatiche: Akupara Macula, Doro Macula, Kikimora Maculae, Namazu Macula, Rem Macula, Viviane Macuala e Zin Macula; probabilmente sono il prodotto dei vapori di azoto liquido eruttato dai vulcani di ghiaccio, che emettono dei pennacchi di azoto liquido e composti di metano alti fino a 8 km ed estesi fino a 140 km. Questi fenomeni di vulcanesimo residuo in atto inducono a pensare a una sorgente di calore interno anche se la temperatura superficiale risulta estremamente bassa, 38oK; si ritiene che l'attività geologica sia comunque innescata dal riscaldamento stagionale dovuto al Sole.

Sono state fino ad ora viste 3 regiones: Bubembe Regio, Monad Regio e Uhlanga Regio; in particolare nella Bubembe Regio si trova il "terreno a cantalupo", che ricorda la buccia di un melone e presenta delle depressioni regolari del diametro di 30-50 km, che si ipotizza si siano formate da eruzioni di materiale viscoso. Nelle regioni equatoriali ci sono lunghi canyon ricoperti di metano e altre sostanze ghiacciate, che portano i nomi di divinità con forma di pesce, anfibi o rettili, e che sono paralleli alle catene montuose, chiamate come i mostri marini di tutte le mitologie terrestri; sono lunghe fenditure di distensione, dette graben, che si intrecciano disordinatamente e che probabilmente sono il risultato di un processo ciclico di scioglimento e ricongelamento.

La densità media di Tritone di 2.05g/cm3 fa ipotizzare che il satellite sia composto per il 25% di ghiaccio d'acqua e per il resto di roccia; quindi probabilmente c'è un nucleo roccioso, contenente i 2/3 della massa del satellite, con sopra un mantello ghiacciato. Poiché durante l'esplorazione del Voyager 2 la posizione che Tritone occupava non era delle più indicate per le rilevazioni, l'ipotesi ancora oggi più accreditata circa la sua formazione rimane che non provenga dalla nebulosa solare originaria, ma che si sia formato esternamente (forse nella cintura di Kuiper) e poi sia stato catturato da Nettuno, spiegando l'orbita insolita del satellite. Ci sono anche ipotesi secondo cui durante la cattura Tritone avrebbe causato la distruzione di un altro satellite con cui si sarebbe scontrato, lo scontro avrebbe fornito l'energia necessaria a fondere e differenziare l'interno del satellite.

Il Voyager 2 non è riuscito ad ottenere delle immagini soddisfacenti di Nereide, essendo la sua traiettoria troppo distante da questo satellite; in esse si vede solo la sua forma irregolare, ma non si riesce ad avere un'idea di come è strutturata la sua superficie. L'orbita di Nereide è la più eccentrica fra i satelliti del Sistema Solare (la distanza da Nettuno varia tra 9.623.700 km e 1.353.600 km), e, come Tritone, descrive un'ellisse fortemente inclinata sul piano orbitale di Nettuno (eccentricità=0.7512, inclinazione=32.55o).

	Larissa è il quinto satellite in ordine crescente di distanza da Nettuno, venne scoperto il 24 maggio 1981 e gli fu dato il nome della madre di Pelasgo, figlio di Poseidone. Mostra una superficie fortemente craterizzata. Proteo è il secondo satellite per dimensione, dopo Tritone, con un diametro superiore ai 400 km; venne scoperto il 16 giugno 1989 e gli è stato dato il nome di una divinità greca in grado di modificare il proprio aspetto. Probabilmente il satellite non è stato scoperto prima dai telescopi terrestri a causa della sua orbita, troppo vicina a quella del pianeta, e a causa della sua bassa albedo (0.10). La formazione geologica più evidente è il cratere Pharos. Molti ritengono che questo satellite abbia la densità limite (1.33x103 kg/m3) per un corpo non sferico. Galatea è il quarto satellite in ordine crescente di distanza da Nettuno, venne scoperto il 28 luglio 1989 e gli è stato dato il nome di una nereide. La sua orbita segna il limite interno dell'anello di Adams di Nettuno con cui è in risonanza 42:43, che potrebbe spiegare la presenza di più anelli al suo interno. Despina è il terzo satellite in ordine crescente di distanza dal pianeta Nettuno, venne scoperto il 28 luglio 1989 e gli fu dato il nome di una ninfa greca, figlia di Poseidone e Demetra. La sua orbita si posiziona poco prima del bordo interno dell'anello di Verrier di Nettuno. Talassa o Thalassa, è il secondo satellite in ordine crescente di distanza da Nettuno, venne scoperto il 18 settembre 1989 e il suo nome significa mare in greco. La sua orbita rasenta l'atmosfera di Nettuno. Naiade è il satellite satellite più interno in ordine crescente di distanza, venne scoperto il 18 settembre 1989, ha il nome delle ninfe acquatiche della mitologia greca e come Talassa la sua orbita rasenta l'atmosfera di Nettuno.

Il 13-14 agosto 2002 sono state scoperte 4 nuove lune, a cui è stato assegnato il nome definitivo solo il 3 febbraio 2007, quello di alcune Nereidi, figlie di Nereo e Doris. Presentano tutti un moto diretto.   Alimede: era inizialmente chiamato S/20002 N 1; ha un'orbita molto inclinata (134o) ed eccentrica (0.57); essendo di colore grigio si pensa si tratti di un frammento di Nereide. Sao: noto anche come S/2002 N 2, sembrerebbe soggetto all'effetto Kozai. Laomedea: nome precedente S/2002 N 3. Neso: o S/2002 N 4, è il satellite naturale del Sistema Solare che orbita più lontano dal suo pianeta: si trova a 49 milioni di km da Nettuno, 120 volte la distanza Terra-Luna. Il 29 agosto 2003 è stato scoperto Psamate fino al 2005 noto come S/2003 N 1; anche lui porta il nome di una delle Nereidi. Poichè presenta una inclinazione orbitale (140.59o) ed una eccentricità (0.49) simile a Neso si pensa che entrambi abbiano avuto origine dalla disgregazione di un satellite più grande.

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare