De fire største planeter i Solsystemet er Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Disse planeter er meget forskellige fra de terrestriske eller Jord-lignende planeter. Den mest oplagte forskel er, at de alle er enorme i forhold til de terrestriske planeter. Selv de to mindste, Uranus og Neptun, er næsten fire gange Jordens diameter. Et andet kendetegn er deres meget lave massefylde. Alle fire består næsten udelukkende af lette materialer som hydrogen, helium og vand, snarere end af klippe og
metal, som udgør de terrestriske planeter. Samlet er Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun kendt som kæmpeplaneterne (se tabel 9.1), selvom de undertiden omtales som de jovianske planeter, efter Jupiter, den største af kæmpeplaneterne (Jove er et andet navn for Jupiter, den højest rangerende romerske guddom). Selvom kæmpeplaneterne deler mange karakteristika, er der betydelige forskelle mellem dem. Jupiter og Saturn ligner hinanden i forhold til radius, og består primært af hydrogen og helium. Uranus og Neptun ligner også hinanden i forhold til radius, og begge indeholder større mængder vand og andre former for is, end både Jupiter og Saturn gør. Disse forskelle, er betydelige nok til, at mange astronomer opdeler kæmpeplaneterne i to klasser, med henvisning til Jupiter og Saturn som gaskæmper (se figur 9.1), og til Uranus og Neptun som iskæmper (se figur 9.2). Andre forskelle mellem gaskæmperne og iskæmperne vil blive mere tydelige, som forskere undersøger deres fysiske og kemiske egenskaber.
Uranus, blev ikke opdaget før sent i det 18. århundrede, mere end 170 år efter Galileo foretog sine første astronomiske observationer med et teleskop. I 1781 opdagede amatørastronomen William Herschel planeten, helt sikkert ved et uheld. Herschel fremstillede et katalog over himlen ved sit hjem i Bath, England, da han bemærkede en lille skive i okularet på sin 6-tommers teleskop. Først troede han, at han havde fundet en komet, men objektets langsomme natlige bevægelse, overbeviste ham snar om, at det var en planet længere ude end Saturns bane. Politisk snu, foreslog Herschel, at kalde den nye planet for Georgium Sidus (”Georges stjerne”), efter Kong Georg III af England. Naturlig glad for dette, belønnede monarken Herschel, med en pæn livstids pension. Det astronomiske samfund, afviste senere Herschels forslag, idet de foretrak at bruge navnet på en græsk eller romersk gud, i overensstemmelse med de øvrige planeters navne.
I 65 år, var Uranus den fjernest kendte planet. I løbet af de årtier der fulgte Herschels opdagelse, fandt astronomer ud af, at Uranus afveg fra den bane, der blev forudsagt af Newtons love om bevægelse. Et par astronomer foreslog, at tyngdetiltrækningen fra en ukendt planet, forårsagede Uranus’ overraskende opførsel. Ved hjælp af astronomers målte positioner for Uranus, forudsagde to unge matematikere – Urbain-Jean-Joseph Le Verrier (1811-1877) fra Frankrig og John Couch Adams (1819-1892) fra England – uafhængigt af hinanden, positionen for den hypotetiske planet. Men Adams og Le Verrier, kunne ikke få astronomernes opmærksomhed i deres respektive lande, så England og Frankrig opnåede ikke kredit for endnu en planetopdagelse. I stedet, fandt den tyske astronom Johann Gottfried Galle (1812-1910), bevæbnet med Le Varriers forudsigelser, planeten på sin første observationsnat, præcis der hvor La Verrier og Adams havde forudsagt at den ville være. Galles opdagelse af Neptun i 1846, blev en triumf for matematiske forudsigelser, baseret på fysiske love – og efterfølgende bekræftelse af teorien ved observation. Neptun forbliver den yderste klassiske planet i Solsystemet.