Den gennemsnitlige afstand mellem Neptun og Solen er 4,5 milliarder km (ca. 30,1 astronomiske enheder (AU)), og den fuldfører en bane i gennemsnit hvert 164,79 år, med en variation på omkring ±0,1 år. Perihelium afstanden er 29,81 AU; afhelium afstanden er 30,33 AU. Den 11. juli 2011 fuldførte Neptun sin første fulde barycentriske bane siden sin opdagelse i 1846, selv om det ikke dukkede op på sin nøjagtige opdagelsesposition på himlen, fordi Jorden var på et andet sted i sin 365,26-dages bane. På grund af Solens bevægelse i forhold til solsystemets barycenter var Neptun den 11. juli heller ikke på sin nøjagtige opdagelsesposition i forhold til Solen; hvis det mere almindelige heliocentriske koordinatsystem bruges, blev opdagelsen nået den 12. juli 2011.
i gennemsnit hvert 164,79 år