與地球每天變化多端的天氣不同，外太陽系行星大氣條件相當穩定，外觀怎麼看似乎都數十年如一日。然而事實並非如此，當科學家比對哈伯望遠鏡拍攝天王星前後幾年照片時，發現天王星北極冠逐年變蒼白。
不像地球繞太陽公轉時接近「站立」，古怪的天王星自轉軸與黃道面傾角高達 98 度，看起來就像「躺在」黃道面繞太陽公轉。最近有理論提出，天王星可能擁有過一顆巨大衛星，但後者離開了，導致天王星隨著天體遠離被拉倒。
而傾斜後果是天王星半球會長達 42 年接收不到陽光，當航海家 2 號探測器 1980 年代經過天王星時，南極幾乎直指太陽。
2007 年，哈伯太空望遠鏡從天王星側面拍攝環狀系統；2014 年，哈伯望遠鏡再對天王星拍攝幾張照，發現環系統過了 7 年才開始擴張，而此時太陽直射天王星赤道，多場小型甲烷冰晶雲風暴出現在中北緯度地區，還顯現一些微弱雲帶。
隨著時間推移，我們可以看到天王星有趣的大氣活動。到了 2022 年照片，可見天王星自轉軸嚴重偏離平衡、導致北極轉向太陽，而北極冠大小與亮度年復一年變亮，顯出一片增厚的光，看起來就像城市上空霧霾，邊緣還可見幾場小風暴。
長時間追蹤顯示天王星外觀也非一成不變，預計到 2028 年，天王星極地冰蓋會轉向地球，環系統將出現在正面，為哈伯等望遠鏡帶來更好成像天王星結構的絕佳機會。
