Uranüs, diğer gaz devleri gibi büyük oranda hidrojen ve helyumdan oluşur. Aynı zamanda su buzu, metan buzu ve amonyak buzu vardır. Ayrıca az miktarda karbon monoksit, karbondioksit ve etan, asetilen, diasetilen ve metilaksietilen gibi hidrokarbonlar da vardır.
Uranüs'ün özelliksiz görünümünün soluk mavi olması, buz bulutlarının katmanlarından kaynaklanmaktadır. Metan bulutları en üst tabakayı oluştururken, su buzu bulutlarının alt tabaka üzerinde olduğu düşünülmektedir. Bu metan bulutları gezegene mavi rengini veren şeydir. Gezegenin atmosferi de aşırı soğuk ve rüzgarlı. Minimum sıcaklıklar eksi 372 derece Fahrenheit'e kadar düşebilir ve rüzgarların hızı saatte 560 mil ulaşabilir.
Bilim adamları ayrıca Uranüs'ün çekirdeğinin buz ve silikat demir /nikel kayadan oluştuğuna da inanıyor. Bu kayalık çekirdeğin Dünya kütlesinin yarısından az olduğuna inanılıyor. Manto soğuk buzdan değil, aslında sıcak olan yoğun, elektriksel olarak iletken bir sıvıdan yapılmıştır. Bazı bilim adamları manto içindeki basınç ve sıcaklığın, saf buzdan yapılmış "buzdağları" üzerinde yüzen sıvı elmas oluşumuna yol açabileceğine inanıyor. Ayrıca oksijen iyonlarında dolaşan hidrojen iyonlarıyla süper iyonik su da olabilir.
