虽然已经有了一定数量的发现，光度学的观测已经累积了半个天王星年从1950年代起算，在两个光谱带上的光度变化已经呈现了规律性的变化，最大值出现于至点，最小值出现于昼夜平分点。从1960年开始的微波观测，深入对流层的内部，也得到相似的周期变化，最大值也在至点。从20世纪70年代开始对平流层进行的温度测量也显示最大值出现于1986年的至日附近。多数的变化相信与可观察到的几何变化相关。
然而，有某些理由相信天王星物理性的季节变化也在发生。当南极区域变得明亮时，北极相对的呈现黑暗，这与上述概要性的季节变化模型是不符合的。在1944年抵达北半球的至点之前，天王星亮度急遽提升，显示北极不是永远黑暗的。这个现象意味着可以看见的极区在至日之前开始变亮，并且在昼夜平分点之后开始变暗。详细的分析可见光和微波的资料，显示亮度的变化周期在至点的附近不是完全的对称，这也显示出在子午圈上反照率变化的模式。最后，在20世纪90年代，在天王星离开至点的时期，哈柏太空望远镜和地基的望远镜显示南极冠出现可以察觉的变暗，南半球的“衣领”除外，它依然明亮，同时，北半球的活动也证实是增强了，例如云层的形成和更强的风，支持期望的亮度增加应该很快就会开始。
天王星物理变化的机制还不是很清楚，在接近至点，天王星的一个半球沐浴在阳光之下，另一个半球则对向幽暗的深空。受光半球的明亮曾被认为是对流层里来自甲烷云与阴霾层局部增厚的结果。在纬度-45°的明亮“衣领”也与甲烷云有所关联。在南半球极区的其他变化，也可以用低层云的变化来解释。来自天王星微波发射谱线上的变化，或许是在对流层深处的循环变化造成的，因为厚实的极区云层和雾霾可能会阻碍对流。天王星春天和秋天的昼夜平分点即将来临，动力学上的改变和对流可能会再发生。
在1986年，旅行者2号飞掠时，天王星的南极几乎正对着太阳。标记这个极是南极是基于国际天文联合会的定义：行星或卫星的北极，是指向太阳系不变平面的上方，不是由自转的方向来决定。但是，仍然有不同的协定被使用着：一个天体依据右手定则所定义的自转方向来决定北极和南极。根据后者的坐标系，1986年在阳光下的极则是北极。
天王星有一个暗淡的行星环系统，由直径约十米的黑暗粒状物组成。这是继土星环之后，在太阳系内发现的第二个环系统。天王星环包含13个已命名的小环，其中最明亮的是ε环，其他的环都非常黯淡。天王星的光环像木星的光环一样暗，但又像土星的光环那样有相当大的直径。天王星环被认为是相当年轻的，在圆环周围的空隙和不透明部分的区别，暗示她们不是与天王星同时形成的，环中的物质可能来自被高速撞击或潮汐力粉碎的卫星。而最外面的第5个环的成分大部分是直径为几米到几十米的冰块。除此之外，天王星可能还存在着大量的窄环，宽度仅有50米，单环的环反射率非常低。
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