ในอดีต ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนเคยถูกจัดประเภทเป็นดาวเคราะห์ยักษ์ ร่วมกับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ เนื่องจากขนาดและตำแหน่ง[2] อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ของยานวอยเอจเจอร์ 2 ได้เผยให้เห็นว่าดาวทั้งสองนี้มีน้ำและมีเทนอยู่มาก ทำให้มีความแตกต่างไปจากดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งมีส่วนประกอบของก๊าซจำนวนมาก โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม และมีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ดังนั้นจึงได้มีการจัดประเภทใหม่ขึ้นมาโดยแยกให้ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนซึ่งมีน้ำและมีเทนอยู่มากแต่มีก๊าซค่อนข้างน้อยนั้นเป็นดาวเคราะห์ประเภทใหม่[1][2]

เนื่องจากองค์ประกอบของมัน ดาวเคราะห์ประเภทใหม่นี้จึงถูกเรียกว่า ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์[4] ในทางกลับกัน ดาวเคราะห์ประเภทดาวพฤหัสบดีซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซจะเรียกว่า ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์[5]

ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์มีสีขาว แดง ส้ม เหลือง และน้ำตาล เนื่องจากสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด ในขณะที่ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนเป็นสีน้ำเงินใส ที่เป็นเช่นนี้เชื่อกันว่าเป็นเพราะแสงสีแดงถูกน้ำและมีเทนในชั้นบรรยากาศดูดกลืนไปและมีเพียงแสงสีน้ำเงินเท่านั้นที่สะท้อนออกมาอย่างรุนแรง เนื้อดาวประกอบไปด้วยน้ำและน้ำแข็งมีเทน โดยมีไฮโดรเจนเป็นสัดส่วนต่ำ และเชื่อว่าล้อมรอบแกนหินหรือโลหะซึ่งมีมวลประมาณ 10 เท่าของโลก

ทั้งดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนมีพื้นผิวที่ค่อนข้างร้อนเมื่อเทียบกับระยะที่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก ซึ่งคาดว่าเกิดจากกลไกเคลวิน–เฮ็ล์มฮ็อลทซ์