Hệ thống vành đai hành tinh chứa đa phần là các hạt phản xạ ánh sáng rất kém, với kích cỡ thay đổi từ vài micrô mét đến vài phần mét.[14] Cho tới nay các nhà khoa học đếm được 13 vành đai trong hệ thống, vành sáng nhất có tên gọi vành ε. Ngoại trừ hai vành, còn lại đều có bề rộng rất hẹp— chúng thường chỉ rộng vài kilômét. Có thể tuổi của hệ thống vành đai còn khá trẻ; và thông qua tính động lực của chúng các nhà khoa học nghĩ rằng chúng không hình thành cùng với giai đoạn hình thành Sao Thiên Vương. Vật chất trong các vành có thể là một phần sót lại của một vệ tinh (hoặc nhiều vệ tinh) đã bị vỡ nát sau những cú va chạm lớn. Từ rất nhiều mảnh vụn bắn ra sau các vụ chạm theo thời gian chỉ còn lại một số nhỏ những hạt bụi hay hòn đá nhỏ tồn tại trên quỹ đạo ổn định và hình thành lên hệ thống vành đai ngày nay.[77][78]

William Herschel từng đoán có khả năng tồn tại vành đai hành tinh quay quanh Sao Thiên Vương vào năm 1789. Nhưng những quan sát sau đó không thể phát hiện ra vành đai nào do chúng quá mờ nhạt và khoảng cách lớn đến hành tinh, và trong vòng hai thế kỷ sau đó không ai đề xuất có tồn tại hệ thống vành đai trên hành tinh này. Mặc dù thế, Herschel đã có ước đoán và miêu tả chính xác về quỹ đạo vành ε, góc của nó khi nhìn từ Trái Đất, nó có màu đỏ, và vị trí biểu kiến của nó thay đổi khi Sao Thiên Vương quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời.[79][80] Hệ thống vành đai được chính thức phát hiện vào ngày 10 tháng 3 năm 1977 bởi James L. Elliot, Edward W. Dunham, và Douglas J. Mink sử dụng Đài quan sát Kuiper đặt trên máy bay. Phát hiện này là tình cờ; do mục đích ban đầu của họ là dựa vào sự kiện Sao Thiên Vương che khuất ngôi sao SAO 158687 nhằm nghiên cứu khí quyển hành tinh này. Khi họ phân tích kết quả quan sát, họ thấy rằng ánh sáng phát ra từ ngôi sao bị che lại trong thời gian ngắn cách quãng 5 lần trước và sau khi hành tinh che khuất ngôi sao. Các nhà thiên văn đã kết luận rằng phải có một hệ thống vành đai hành tinh xung quanh Sao Thiên Vương.[81] Sau đó, họ còn phát hiện thêm bốn vành đai trong hệ thống này.[81] Tàu Voyager 2 chụp ảnh trực tiếp hệ thống vành đai khi nó bay qua hành tinh năm 1986.[14] Voyager 2 cũng phát hiện thêm hai vành mờ nữa mang lại tổng số vành trong hệ thống lúc đó lên 11 vành đai. 1986" />

Tháng 12 năm 2005, kính thiên văn không gian Hubble chụp được hai vành đai mờ mà trước đó chưa biết. Vành lớn nhất mới phát hiện nằm cách xa hành tinh hai lần so với những vành đai đã biết. Hai vành mới này nằm rất xa hành tinh do vậy các nhà khoa học gọi chúng là hệ thống vành đai bên ngoài. Hubble cũng phát hiện thêm 2 vệ tinh nhỏ, trong số đó vệ tinh Mab có cùng quỹ đạo với vành đai ngoài cùng mới phát hiện. Những vành mới phát hiện nâng tổng số vành đai quay quanh Sao Thiên Vương lên con số 13.[82] Tháng 4 năm 2006, kính thiên văn Keck chụp ảnh những vành đai mới và thu được vành xa nhất có màu xanh lam trong khi vành còn lại có màu đỏ.[83][84] Các nhà khoa học nêu giả thuyết giải thích màu sắc của chúng đó là vành ngoài cùng có màu lục lam là do nó chứa những hạt bụi rất nhỏ của băng nước phát ra từ bề mặt của vệ tinh Mab, chúng đủ nhỏ để tán xạ ánh sáng với bước sóng xanh.[83][85] Ngược lại, những vành đai phía trong lại có màu xám và tối.[83]

• Vành đai Sao Thiên Vương
• Ảnh động minh họa quá trình che khuất của Sao Thiên Vương năm 1977. (bấm vào hình để xem)
• Hệ thống vành đai phức tạp của Sao Thiên Vương, hệ thống vành đai được phát hiện thứ hai trong Hệ Mặt Trời sau sự phát hiện của vành đai Sao Thổ.[77]
• Cực quang Sao Thiên Vương và vành đai vùng xích đạo của nó, do Hubble chụp. Không như cực quang trên Trái Đất hay Sao Mộc, chúng không nằm ở hai cực của hành tinh do hướng của từ trường hành tinh này lệch ra khỏi vùng cực.