在古代人们就熟知五颗行星（水星、金星、火星、木星、土星），与它们相比，天王星的亮度也是肉眼可见的。但天王星亮度较暗、绕行速度缓慢，并且由于那时望远镜观测能力不足，被古代的观测者认定为是一颗恒星。天王星在被发现是行星之前，已经被观测了很多次，但都把它当作恒星看待。最早的纪录可以追溯至1690年约翰·佛兰斯蒂德（John Flamsteed），在星表中将其编为金牛座34（34 Tauri），并且至少观测了6次。法国天文学家Pierre Charles Le Monnier在1750至1769年也至少观测了12次，包括一次连续四夜的观测。
威廉·赫歇尔在1781年3月13日于他位于英格兰萨默塞特郡巴斯城新国王街19号（现为赫歇尔天文博物馆）自宅的庭院中观察到这颗行星，但在1781年4月26日最早的报告中他称之为彗星。[1] 赫歇尔用他自己设计的望远镜“对这颗恒星做了一系列视差的观察”。他在他的学报上的记录着：“在与金牛座ζ成90°的位置……有一个星云样的恒星或者是一颗彗星。”在3月17日，他注记着：“我找到一颗彗星或星云状的星，并且由他的位置变化发现是一颗彗星。”当他将发现提交给皇家学会时，虽然含蓄的认为比较像行星，但仍然声称是发现了彗星：“当我首次看到这颗彗星时，我所使用的光学倍率是227。从经验中我知道，恒星直径不会随光学倍率成比例放大，如行星那样；因此我将倍率设成460与932，结果发现彗星直径随光学倍率成比例放大，如同它应该在它不是颗恒星的推测下，而我比较过的恒星直径不会以相同比率增加。更进一步说，被光学放大的彗星已远超过其光度所允许，它看来在强大倍率下朦胧且不清楚，而根据我几千次观测我知道（在这情况下）这些恒星会保留其光泽与清晰。结果显示我所臆测的有充足根据，这证明是我们最近观察的彗星。” 威廉·赫歇尔，天王星的发现者
赫歇尔将他的发现通知皇家天文学家内维尔·马斯基林（Nevil Maskelyne），4月23日收到信件的马斯基林语无伦次的回复说：“我不知该如何称呼它，它在接近圆形的轨道上移动很像一颗行星，而彗星是在很扁的椭圆轨道上移动。我也没有看见彗发或彗尾。“当赫歇尔继续谨慎的以彗星描述他的新对象，其他的天文学家已经开始做不同的怀疑。芬兰-瑞典天文学家安德斯·约翰·莱克塞尔（Anders Johan Lexell）估计它至太阳的距离是地球至太阳的18倍，而没有彗星曾在近日点四倍于地球至太阳距离之外被观测到。柏林天文学家约翰·波得（Johann Elert Bode）描述赫歇尔的发现像是“在土星轨道之外的圆形轨道上移动的恒星，可以被视为迄今仍未知的像行星的天体”。波得断定这个以圆轨道运行的天体比彗星更像是一颗行星。这个天体很快便被接受是一颗行星。在1783年，法国科学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）证实赫歇尔发现的是一颗行星。赫歇尔本人也向英国皇家学会的主席约瑟夫·班克斯（Joseph Banks）承认这个事实：“经由欧洲最杰出的天文学家观察，显示这颗新的星星，我很荣誉的在1781年3月指认出的，是太阳系内主要的行星之一。”[2] 威廉·赫歇尔用于发现天王星的望远镜复制品