20世纪90年代，天文学家发现天王星和海王星其实与气态巨行星不同，因它们只有20%的成分是氢气，而木星和土星等气态巨行星却有高达90%的成分都是氢气。这些冰巨星的主要成分为“冰”，即比氢和氦更重的元素。这些材料在冰巨星的形成过程中是以固体的状态存在，但现在只存在于某特定情况，如超临界流体。尽管冰巨星的表层仍然是以氢气为主，但在这范围之下的内部区域则大致呈现“冰冻”状态。这些“冰”主要由水、氨与甲烷组成，因此水的状态方程对冰巨星的形成占有非常重要的地位。与气态巨行星不同的是，这些冰巨星的核心缺乏金属氢。
形成冰巨星的大小比气态巨行星小，但仍然比类地行星大。冰巨星的大小受到约束源于一个重要因素：气态巨行星的形成必须比类地行星快，因为它们要防止原行星盘中的气体消散。根据观测年轻星团中的原行星盘，冰巨星必须在3-10万年之内形成，之后原行星盘就会开始消散。
气候冰巨星有着变化极大的大气，其中包括极地涡旋、强烈的纬向风，和大尺度环流。现在还没有任何模型能够准确解释这些气候系统的形成原因。因为它们的巨大规模和低热导率，使得行星内部的压力可达数百GPa，而温度则可达数千度。2012年3月，天文学家们发现，冰巨星中水的可压缩性可能少于正常的三分之一。这个数据有助于为冰巨星建模，并能有助于天文学家们对它们有更好的理解。除了天王星和海王星外，太阳系外的其它系统也有冰巨星的存在。
磁场天王星和海王星的磁场均异常地移位和倾斜。这些冰巨星的磁场强度介乎于气态巨行星和类地行星之间，即地球磁场强度的数十倍。天王星和海王星的磁场强度分别是地球的50倍和25倍。这些冰巨星的磁场是来自其电离对流熔融冰幔。
对比冰巨星的体积明显比气态巨行星小得多：木星和土星的赤道半径分别是71492公里和60268公里，但天王星和海王星仅有25559公里和24764公里。尽管如此，冰巨星仍然比类地行星大得多。而它们的质量、自转周期、卫星数量等亦介于气态巨行星与类地行星之间。[1]
