Neptun hat insgesamt vierzehn bekannte Monde, von denen sich Triton und Nereide außerhalb des Ringsystems befinden und schon vor dem Vorbeiflug von Voyager 2 bekannt waren. Triton ist der größte Mond des Neptun. Er besitzt eine dünne Atmosphäre aus Stickstoff und Methan. Mit einem Durchmesser von 2705 Kilometern ist er etwas kleiner als der Erdmond, lässt aber eine überraschende Vielfalt an Oberflächenstrukturen erkennen. Die mittlere Dichte von 2059 ± 5 kg/m3 entspricht einem relativ hohen Gesteinsanteil. Nereide ist der kleinere und äußere der beiden schon lange bekannten Monde und bewegt sich auf einer extrem elliptischen Bahn.

Neptun und sein größter Mond Triton (Vordergrund), Montage. (© NASA/JPL/USGS)Neptun und sein größter Mond Triton (Vordergrund), Montage. (© NASA/JPL/USGS)Voyager 2 konnte Nereide nicht aus der Nähe beobachten, aber mit Teleskopen von der Erde aufgezeichnete Lichtkurvenschwankungen zeigen, dass der Trabant entweder eine von der Kugelgestalt abweichende, langgestreckte Form besitzt, oder über Materialien mit unterschiedlichem Rückstrahlvermögen (Albedo) an der Oberfläche verfügt.

Voyager 2 entdeckte sechs weitere Monde, von denen Proteus mit 420 Kilometern Durchmesser der größte dieser neu entdeckten Monde ist. Die übrigen fünf Monde Naiad, Thalassa, Despina, Galatea und Larissa weisen Durchmesser zwischen 60 und 200 Kilometern auf. In den Jahren 2002 und 2003 wurden mithilfe von Teleskopbeobachtungen fünf weitere, zwischen 40 und 65 Kilometer große Monde aufgefunden (Halimede, Psamanthe, Sao, Laomedeia und Neso). 2013 wurde ein weiterer Mond (Hippocamp) mit einem Durchmesser von 16-20 Kilometern auf Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops entdeckt.