Sao Thiên Vương có 28 vệ tinh tự nhiên. Trong đó có 27 vệ tinh được đặt tên theo các nhân vật từ các tác phẩm của William Shakespeare và Alexander Pope. William Herschel đã khám phá hai vệ tinh đầu tiên, Titania và Oberon, vào năm 1787, và các vệ tinh hình cầu (Ariel và Umbriel) đã được William Lassell phát hiện năm 1851, Miranda được Gerard Kuiper phát hiện năm 1948. Các vệ tinh còn lại được phát hiện sau năm 1985, hoặc là trong sứ mệnh bay ngang qua của Voyager 2 hoặc bởi sự hỗ trợ của kính thiên văn đặt trên Trái Đất.
Vệ tinh Sao Thiên Vương được chia thành ba nhóm: mười ba vệ tinh vòng trong, năm vệ tinh lớn, và chín vệ tinh dị hình. Vệ tinh vòng trong là những thiên thể nhỏ và tối chia sẻ chung nguồn gốc và tính chất với vành đai hành tinh. Năm vệ tinh lớn có khối lượng đủ để đạt được trạng thái cân bằng thủy tĩnh, và bốn trong số đó có dấu hiệu quá trình dịch chuyển nội lực để hình thành các hẻm núi và núi lửa trên bề mặt. Vệ tinh lớn nhất trong năm vệ tinh, Titania, có đường kính 1.578 km và là vệ tinh lớn thứ tám trong Hệ Mặt Trời, có khối lượng nhỏ hơn 20 lần Mặt Trăng. Các vệ tinh dị hình của Sao Thiên Vương nằm ở xa hành tinh có quỹ đạo elip và độ nghiêng quỹ đạo của chúng lớn, đồng thời chuyển động ngược chiều với chiều tự quay của hành tinh.