Neptune vue par le télescope spatial Hubble, entourée de quatre satellites, Protée (en haut), Larissa (la plus à gauche), Galatée (en bas à droite) et Despina (à gauche de Neptune et en bas à droite de Larissa).
Neptune possède 13 satellites naturels dont l'existence est confirmée, ainsi que 8 satellites troyens.
Triton fut découvert en premier, le 10 octobre 1846, seulement 17 jours après la première observation de Neptune.
Le second à être découvert, Néréide ne le fut qu'en 1949, soit plus d'un siècle après Triton.
Avant l'arrivée de la sonde Voyager 2 dans le système de la planète, seule Larissa fut découvert (en 1981), à la faveur d'une occultation d'étoile ; cette (3e) lune ne put cependant être observée à nouveau avant le survol de Neptune par la sonde spatiale.
L'analyse des photographies transmises par Voyager 2 en 1989 permit de découvrir 5 nouveaux satellites : Naïade, Thalassa, Despina, Galatée et Protée.
Halimède, Sao, Laomédie et Néso (S/2002 N 1 à 4) furent, comme leur désignation temporaire l'indique, découverts lors du même programme d'observation en 2002. Psamathée (S/2003 N 1), le dernier satellite découvert, le fut en 2003.
Voici la liste des satellites connus de Neptune, classés par demi-grand axe croissant. Les valeurs numériques proviennent de données de la NASA.
| Nom | Désignation temporaire | Dimensions (km) | Masse (10 kg) | Demi-grand axe (km) | Période orbitale (d) | Date de découverte | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Neptune III | Naïade | S/1989 N 6 | 67 (96×60×52) | ~19 | 48 227 | 0,294 | 1989 |
| Neptune IV | Thalassa | S/1989 N 5 | 83 (108×100×52) | ~35 | 50 075 | 0,311 | 1989 |
| Neptune V | Despina | S/1989 N 3 | 152 (180×150×130) | ~210 | 52 526 | 0,335 | 1989 |
| Neptune VI | Galatée | S/1989 N 4 | 175 (204×184×144) | 212 | 61 953 | 0,429 | 1989 |
| Neptune VII | Larissa | S/1981 N 1, S/1989 N 2 | 195 (216×204×164) | ~420 | 73 548 | 0,555 | 1981 |
| Neptune VIII | Protée | S/1989 N 1 | 418 (436 × 416 × 402) | ~5 000 | 117 647 | 1,122 | 1989 |
| Neptune I | Triton | — | 2707 | 2 140 000 | 354 800 | −5,877 | 1846 |
| Neptune II | Néréide | — | 340 | ~3 100 | 5 513 400 | 360,14 | 1949 |
| Neptune IX | Halimède | S/2002 N 1 | 60 | ~9 | 15 728 000 | −1879,71 | 2002 |
| Neptune XI | Sao | S/2002 N 2 | 38 | ~9 | 22 422 000 | 2914,07 | 2002 |
| Neptune XII | Laomédie | S/2002 N 3 | 38 | ~9 | 23 571 000 | 3167,85 | 2002 |
| Neptune X | Psamathée | S/2003 N 1 | 28 | ~1,5 | 46 695 000 | −9115,91 | 2003 |
| Neptune XIII | Néso | S/2002 N 4 | 60 | ~9 | 48 387 000 (0,32 ua) | −9373,99 | 2002 |
Triton ne posséda pas de nom officiel avant le XX siècle ; bien qu'il fut suggéré dès 1880 par Camille Flammarion et proposé de façon indépendante par plusieurs autres astronomes en fil des années, il ne fut pas utilisé de façon commune avant les années 1930, Triton étant simplement désigné comme « le satellite de Neptune » (le deuxième satellite ne fut pas découvert avant 1949).
Deux astéroïdes partagent le même nom qu'un satellite de Neptune : (74) Galatée et (1162) Larissa.