Bien qu'elle soit plus proche du Soleil que Neptune, Uranus est la planète la plus froide du système solaire.

Uranus se situe à environ 2,8 milliards de kilomètres du Soleil, tandis que Neptune se trouve à 4,5 milliards de kilomètres. Malgré cette proximité relative, Uranus a enregistré une température record de -224 °C (49 Kelvin) lors du passage de la sonde Voyager 2 en 1986. Ce phénomène s'explique par le fait qu'Uranus possède un flux de chaleur interne anormalement bas par rapport aux autres planètes géantes.Jupiter et Saturne possèdent des noyaux très chauds et rayonnent environ deux fois plus d'énergie qu'elles n'en reçoivent du Soleil. Neptune elle-même émet 2,6 fois plus d'énergie qu'elle n'en absorbe. En revanche, Uranus émet très peu de chaleur supplémentaire, ce qui suggère que sa chaleur primordiale, issue de sa formation il y a 4,5 milliards d'années, a été dissipée ou est piégée en profondeur.L'hypothèse dominante, soutenue par des simulations de l'Université de Durham en 2018, suggère qu'une collision avec une protoplanète deux fois plus grosse que la Terre a basculé Uranus sur le côté. Cet impact aurait pu provoquer une convection atmosphérique violente, expulsant la majeure partie de sa chaleur interne dans l'espace. Une autre théorie propose que des couches de composition différente dans son manteau agissent comme des barrières isolantes, empêchant la chaleur du noyau d'atteindre la haute atmosphère.