К моменту встречи с Нептуном 25 августа 1989 г. "Вояджер-2" преодолел расстояние 4,5 млрд километров. Несмотря на долгий путь, занявший 12 лет, и многочисленные коррекции траектории при перелёте от Юпитера к Сатурну и Урану, "Вояджер" оказался на минимальном расстоянии от Нептуна (менее 5 тыс. километров) в точно рассчитанное на Земле время. На цветных снимках, синтезированных на основе слабых сигналов с "Вояджера", видимая поверхность Нептуна представляет собой плотный облачный слой голубого цвета с полосами и белыми и тёмными пятнами. Сильный вихревой шторм размером с нашу планету вращается против часовой стрелки. У Нептуна обнаружено магнитное поле, ось магнитных полюсов отклонена на 50° от оси вращения планеты. "Вояджер-2" выявил у Нептуна также пять слабых колец. По наземным исследованиям были известны лишь два спутника: Тритон и Нереида, обращающиеся вокруг Нептуна в обратном направлении. "Вояджер" открыл ещё шесть спутников размерами от 200 до 50 км, вращающихся в том же направлении, что и Нептун. У Тритона и Нереиды в ультрафиолетовом диапазоне обнаружены явления, напоминающие земные полярные сияния. Тритон имеет очень тонкую газовую оболочку, верхний слой которой состоит из азота. В нижних слоях обнаружены метан и твёрдые частицы азотных образований. Наряду с кратерами на его поверхности открыты действующие вулканы, каньоны и горы. "Вояджер-2" продолжает исследование космического пространства за пределами Солнечной системы. Учёные надеются получать сведения с этого космического аппарата до 2013 г.
