Avant Voyager 2
Avant que Voyager 2 ne survole Triton, on pensait que ce satellite possédait une atmosphère d'azote et de méthane avec une densité de l'ordre de 30 % de celle de la Terre, ce qui est similaire à ce qui avait été surestimé pour l'atmosphère de Mars ; ceci s'est révélé faux, mais, comme pour la planète Mars, une atmosphère primordiale a été postulée pour Triton.
Voyager 2
Cinq heures avant l'approche de Neptune, Voyager 2 s'est approché de Triton en 1989. Durant le survol, Voyager 2 effectua des mesures de l'atmosphère, y trouvant du méthane et de l'azote.
Observations suivantes
Durant les années 1990, des observations effectuées depuis la Terre du limbe de Triton ont été faite par l'occultation des étoiles par Triton. Ces observations indiquèrent la présence d'une atmosphère plus dense que ce que les données de Voyager 2 indiquaient. D'autres observations ont montré une augmentation de la température de 5% de 1989 à 1998.
Ces observations indiquent que Triton entame une saison estivale inhabituellement chaude qui ne se produit qu'une fois tous les 100 ans environ. Les théories concernant ce réchauffement considèrent qu'une modification des glaces sur la surface de Triton et qu'une modification de l'albedo pourraient permettre l'absorption d'une plus grande quantité de chaleur. Une autre théorie propose que les changements de température soient le résultat de l'accumulation en surface de matériaux rouge sombre issus de l'intérieur du satellite et projetés dans l'atmosphère par les nombreux geysers qui ont été observés à sa surface, Triton étant, avec Io, l'un des satellites géologiquement les plus actifs du système solaire.
Triton Watch
Le programme Triton Watch emploie des astronomes pour surveiller les changements atmosphériques. Il a été créé à partir de fonds de la NASA.