Trong số 5 vệ tinh dạng cầu của Sao Thiên Vương, Miranda có quỹ đạo gần với hành tinh này nhất, cách bề mặt của nó khoảng 129.000 km. Chu kỳ quỹ đạo của Miranda chỉ kéo dài 34 giờ và, giống như Mặt Trăng, bằng với chu kỳ tự quay của nó. Điều đó có nghĩa là nó luôn luôn quay cùng một hướng về phía Sao Thiên Vương. Độ nghiêng quỹ đạo của Miranda (4.34°, gần gấp mười lần so với các vệ tinh khác của Sao Thiên Vương) cao một cách bất thường đối với một vệ tinh ở gần hành tinh của mình như vậy. Chưa có sự lý giải nào cho điều này bởi không có sự cộng hưởng quỹ đạo nào giữa các vệ tinh với nhau. Có giả thuyết cho rằng Miranda đã từng cộng hưởng quỹ đạo theo tỷ lệ 3:1 với Umbriel, trước khi thoát khỏi sự cộng hưởng này do những tác động hỗn loạn.[7] Trong hệ thống Sao Thiên Vương, do độ dẹt của hành tinh này cũng như kích thước tương đối lớn của các vệ tinh, việc thoát khỏi sự cộng hưởng quỹ đạo dễ hơn nhiều so với các vệ tinh của Sao Mộc và Sao Thổ.[8][9]