Uranus en Neptunus zijn zonder telescoop niet zichtbaar. Ze zijn weliswaar een paar keer zo groot als de aarde, maar ze staan zo ver weg dat ze maar een klein beetje zonlicht weerkaatsen.
Uranus werd eind achttiende eeuw ontdekt door de Engelse astronoom William Herschel. Herschel speurde de hele sterrenhemel af op zoek naar dubbelsterren en nevelvlekken, en stuitte op 13 maart 1781 per ongeluk op een ster die niet op zijn kaart stond, en die zich bovendien langzaam verplaatste ten opzichte van de omgeving. Later ontdekte Herschel ook een paar maantjes bij ‘zijn’ planeet.
In de eerste helft van de negentiende eeuw werd duidelijk dat de baan van Uranus kleine afwijkingen vertoonde. Het leek alsof er zachtjes aan de planeet getrokken werd door de zwaartekracht van een ander hemellichaam. De Franse astronoom Urbain Jean Joseph Le Verrier en de Engelsman John Couch Adams berekenden onafhankelijk van elkaar waar die onbekende planeet zich zou moeten bevinden om de waargenomen afwijkingen in de Uranusbaan te verklaren. Vrijwel exact op de voorspelde positie werd Neptunus vervolgens in 1846 gevonden door Johann Galle van de sterrenwacht van Berlijn.
Uranus en Neptunus zijn ongeveer even groot. Hun opbouw komt in grote lijnen overeen met die van Jupiter en Saturnus, maar in de dampkring komt veel meer methaangas voor. Methaan absorbeert rood licht, en daardoor heeft Uranus een opvallende groene kleur. Neptunus is veel blauwer, en doet met zijn heldere witte wolken in de verte wel enigszins aan de aarde denken. Een vast oppervlak hebben deze planeten echter niet. Wél dunne, donkere ringen en een heel gevolg aan grote en kleine manen.
De reuzenplaneten in het zonnestelsel (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) zijn in de jaren zeventig en tachtig van nabij onderzocht door de Amerikaanse planeetverkenners Voyager 1 en 2. De Voyagers vlogen met hoge snelheid langs de planeten, en maakten in het voorbijgaan foto’s van de planeet zelf, maar ook van de manen en de ringen. Inmiddels is Jupiter ook zeer uitgebreid bestudeerd door de ruimtesonde Galileo, en draait Cassini nog steeds baantjes rond Saturnus. Naar Uranus en Neptunus zijn echter nog geen nieuwe ruimtevluchten gepland.
De buitenste ‘planeet’ in het zonnestelsel, Pluto, krijgt binnenkort wél bezoek van een aards ruimtescheepje: New Horizons is in 2006 gelanceerd en komt in de zomer van 2015 bij Pluto aan.
Pluto is pas in 1930 ontdekt door de Amerikaan Clyde Tombaugh. Het is een heel klein hemellichaam - de middellijn bedraagt ruim tweeduizend kilometer, aanzienlijk kleiner dan de maan - en hij wordt op korte afstand vergezeld door een nog eens twee keer zo kleine maan die Charon heet. In de afgelopen jaren zijn nog vier veel kleinere maantjes bij Pluto ontdekt. Het oppervlak van Pluto en Charon bestaat voornamelijk uit ijs, en hoewel beide hemellichamen waarschijnlijk ook veel gesteenten bevatten, zou je ze nog het best kunnen omschrijven als grote ijsballen.
In de buitendelen van het zonnestelsel zijn meer van zulke ijsballen bekend. De grote Neptunusmaan Triton lijkt bijvoorbeeld veel op Pluto. Triton draait in de verkeerde richting om Neptunus, en heeft bovendien een sterk gehelde baan. Hoogstwaarschijnlijk is de maan niet tegelijk met Neptunus ontstaan, maar is hij lang geleden door de zwaartekracht van de planeet ingevangen. In dat geval heeft Triton misschien ooit als ‘zelfstandig’ ijsplaneetje door het zonnestelsel gezworven, net als Pluto dat nu doet.
In 1992 werd buiten de baan van Neptunus nóg een ‘ijsdwerg’ gevonden, met een middellijn van een paar honderd kilometer. Inmiddels zijn er meer dan duizend van die ijsdwergen bekend, die allemaal hun eigen baan om de zon beschrijven. Sommige bewegen in net zo’n merkwaardige baan als Pluto: ze hebben een omlooptijd die exact anderhalf keer zo lang is als die van Neptunus, en vertonen dus een opvallende ‘baanresonantie’ met de reuzenplaneet. Er zitten enkele forse exemplaren tussen: de ijsdwerg Eris is vrijwel exact even groot als Pluto.
De ontdekking van al die ijsdwergen heeft geleid tot het inzicht dat Pluto eigenlijk helemaal geen ‘echte’ planeet is. Hij moet niet worden beschouwd als de lilliputter onder de planeten, maar als de koning van de ijsdwergen. In de zomer van 2006 werd Pluto door de Internationale Astronomische Unie officieel ‘gedegradeerd’ tot dwergplaneet.