Tính đến tháng 2 năm 2024, Sao Hải Vương có 16 vệ tinh, được đặt tên theo các nhân vật sống dưới nước trong thần thoại Hy Lạp và La Mã. Vệ tinh lớn nhất cho đến nay là Triton, được phát hiện bởi William Lassell chỉ 17 ngày sau khi Sao Hải Vương được phát hiện. Nhưng phải mất đến một trăm năm sau, Nereid, vệ tinh thứ hai mới được phát hiện. Vệ tinh ngoài cùng Neso có chu kỳ quỹ đạo khoảng 26 năm Julian, quay quanh hành tinh của nó nhiều hơn bất kỳ vệ tinh nào khác trong Hệ Mặt Trời. Triton rất đặc biệt trong số các vệ tinh có khối lượng hành tinh ở chỗ quỹ đạo của nó nghịch hành so với hướng tự quay của Sao Hải Vương và nghiêng so với đường xích đạo của Sao Hải Vương, điều này cho thấy nó không hình thành quỹ đạo quanh Sao Hải Vương mà thay vào đó bị lực hấp dẫn của nó ''bắt giữ''. Vệ tinh lớn bất thường tiếp theo trong Hệ Mặt trời, vệ tinh Phoebe của Sao Thổ, chỉ có 0,03% khối lượng của Triton. Việc bắt giữ Triton, có lẽ xảy ra một thời gian sau khi Sao Hải Vương hình thành một hệ thống vệ tinh, là một sự kiện thảm khốc đối với các vệ tinh ban đầu của Sao Hải Vương, phá vỡ quỹ đạo của chúng để chúng va chạm với nhau tạo thành một đĩa vụn. Triton đủ lớn để đạt được trạng thái cân bằng thủy tĩnh và giữ được bầu không khí mỏng có khả năng hình thành các đám mây và các mối nguy hiểm. Bên trong Triton là bảy vệ tinh nhỏ thuận hành, tất cả đều có quỹ đạo thuận hành trong các mặt phẳng nằm gần mặt phẳng xích đạo của sao Hải Vương; một số quỹ đạo trong số các vòng của sao Hải Vương. Lớn nhất trong số chúng là Proteus. Chúng được tích lũy lại từ đĩa đá vụn được tạo ra sau khi Triton bị bắt sau khi quỹ đạo của Triton trở thành hình tròn. Sao Hải Vương cũng có thêm sáu vệ tinh không đều bên ngoài ngoài Triton, bao gồm Nereid, có quỹ đạo cách xa Sao Hải Vương hơn rất nhiều và ở độ nghiêng cao: ba trong số chúng có quỹ đạo ngược, trong khi phần còn lại có quỹ đạo ngược. Đặc biệt, Nereid có quỹ đạo gần và lệch tâm khác thường đối với một vệ tinh không đều, cho thấy nó có thể đã từng là một vệ tinh thông thường bị nhiễu loạn đáng kể đến vị trí hiện tại khi Triton bị bắt. Hai vệ tinh bất thường ngoài cùng của sao Hải Vương, Psamathe và Neso, có quỹ đạo lớn nhất trong số các vệ tinh tự nhiên được phát hiện trong Hệ Mặt Trời cho đến nay.