Космический аппарат «Вояджер-2» начал делать навигационные снимки Нептуна в мае 1988 года. 3 5 июня 1989 года началась фаза наблюдения планеты, а официально «Вояджер-2» достиг системы Нептуна 25 августа, сбор данных прекратился 2 октября. 3

Из-за большого расстояния Нептуна от Солнца инженерам пришлось изменить методы съёмки аппарата. 1 Короткие экспозиции длились около 15 секунд, а более длительные — в минутах. 1 Чтобы изображения не были размытыми, в компьютер «Вояджера-2» запрограммировали методы компенсации движения изображения. 1

Некоторые результаты исследования Нептуна «Вояджером-2»:

• Было обнаружено, что атмосфера Нептуна очень динамична, несмотря на то, что она получает всего три процента солнечного света, который получает Юпитер. 3
• Было зафиксировано, что ветры на Нептуне самые сильные в Солнечной системе, в три раза сильнее, чем на Юпитере, и в девять раз сильнее, чем самые сильные ветры на Земле. 3
• Был обнаружен антициклон, получивший название Большое тёмное пятно, похожее на Большое красное пятно Юпитера. 3 Однако снимки, сделанные космическим телескопом «Хаббл» в 1994 году, показали, что Большое тёмное пятно исчезло. 3
• Было обнаружено, что магнитное поле Нептуна сильно наклонено и в значительной степени смещено от центра планеты. 3
• Зонд обнаружил полярные сияния, намного более слабые, чем на Земле или других планетах. 3
• Радиоприборы на борту показали, что сутки Нептуна длятся 16 часов 6,7 минуты. 3
• Было обнаружено шесть новых маленьких спутников, вращающихся вокруг экваториальной плоскости Нептуна, получивших названия Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса и Протей. 3