25 августа в 03:55:40 UTC по бортовому времени «Вояджер-2» пронесся с максимальной скоростью 27,3 км/с на высоте 4905 км над верхушками облаков Нептуна над 76° с.ш. Баллистики остались довольны: отклонение от последней заданной ими точки составило +60 км и +0,6 секунды, а погрешности оперативного прогноза этих величин составили 34 км и 1,4 секунды.
Через шесть минут после этого события «Вояджер-2» почти одновременно вошел в тень Нептуна и в радиотень, то есть стал невидимым с точки зрения Земли. Аппарат пронаблюдал и записал заход Солнца УФ-спектрометром, а затем в течение 48 минут отработал серию из 24 маневров, ориентируя остронаправленную антенну на край планеты – от точки захода над 62° с.ш. влево по лимбу и до точки восхода на 40,4° ю.ш.[96]
Операция была рассчитана так, чтобы радиосигнал аппарата преломился и все же достиг Земли. В результате атмосферу Нептуна удалось прозондировать до глубины, соответствующей давлению 5 атм, где сигнал полностью поглощался аммиаком.Параллельно «Вояджер-2» измерял параметры среды вблизи планеты и выполнял спектрометрию полярной области в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, а с 04:38 до 04:45 сделал три снимка области колец с экспозициями свыше 100 секунд с компенсацией за счет привода платформы.
При выходе из-за диска Нептуна и из его тени через 55–56 минут после пролета аппарат проследил восход Солнца спектрометром UVS и прозондировал своим радиосигналом систему колец. Очередные три снимка он сделал «с ребра» при повторном пересечении плоскости колец между 05:14 и 05:17, а затем фотографировал тоненький серп Нептуна.