“旅行者2号”探测器在先后访问了木星、土星和天王星后，于1989年8月24日抵达海王星附近，离海王星最近时只有4827千米，对海王星进行了多方面的探测。观测资料向我们展示了海王星的“画卷”。海王星是一颗蓝绿色的行星，大气层内十分活跃，各层的云都在高速流动，风暴层出不穷。最令人瞩目的是，在大气层中存在2个暗斑和3个亮斑。
海王星上较大的一个暗斑，类似于木星的大红斑，因此相比较地称为“大黑斑”。大黑斑的大小在经度方向约12000千米，纬度方向约8000千米。它相对于海王星的大小，与大红斑相对于木星的大小相差无几。大黑斑位于海王星赤道以南21°，沿逆时针方向自转。在“旅行者2号”探测海王星期间，可以看出大黑斑形状是在改变的。大黑斑的转动周期是18小时，当经过7个周期时，大黑斑在经度方向延伸，抛出一串暗斑向北扩展，然后拉长。
伴随着大黑斑的是称为S1的亮斑，这片发光的白云正好位于大黑斑的南部，推测它就是喷气推进实验室的天文学家哈梅尔几年前从地面上观测的那个斑点。像大黑斑那样，S1也有所变化：增大、收缩、东西移动。虽然有一些新的云状物形成并离开S1，但S1始终留在大黑斑的南部。科学家们认为，大黑斑附近的S1和其他云是高纬度云，它们位于差不多比海王星的甲烷云层高50千米的高度。这种云是当海王星大气中的风在一种像大黑斑这样的障碍物之上被迫升高时产生的。当空气上升时，大气中的甲烷压缩，形成一片白云，所以当大气中的风掠过它时，相对于大黑斑，云仍是稳定的。不过，这种情况对研究“旅行者2号”资料的气象学家来说，却是极为不利的，因为他们不能测量在大黑斑上面和周围流动的风速。为了测量风速，需要跟踪特殊的云，而海王星的云来去匆匆，很难鉴定和跟踪。
在大黑斑的南部、纬度-41°处有一种称为S2的斑点，它的转动周期与海王星的自转周期相同，为16小时，它是诸多小白斑中最大的一个。再往南，纬度-51°处是第二个黑斑，它比大黑斑小但颜色更黑。在这个黑斑的中心飘着一片醒目的白云，云是对流的，新的物质明显地从底部往上冒，并传播开来。和海王星大气中其他的云一样，这些云形成和消散得也非常迅速，使行星气象学家来不及跟踪驱动这些云的风。照片显示，纬度-70°处有一个被视为南极特征云的复合体环绕着南极，这些经常变幻的云一天之内便几乎将南极笼罩起来，在几天后收缩成一个短弧。当这个结构存留时，构成南极特征云最后持续时间很短，不足以认证和跟踪它们的空气流。