天王星的大气层虽然还是以氢和氦为主要的成分，但与海王星相似，而不同于较大的气体巨星木星和土星，它拥有的挥发性物质（类似于"冰" ），像是水、氨和甲烷的比例较高。不同于木星和土星，天王星上层的大气层之下被认为没有金属氢。取而代之的是，在内部应该是由氨、水和甲烷组成的"海洋"，逐渐的转换成以氢和氦为主的大气层并混合在一起，而没有很清楚的界线。由于这样的差异，许多天文学家认为天王星和海王星应该自成一族，称为冰巨星，以与木星和土星有所区别。