Sculptée dans un calcaire oolithique local, la statue de Neptune mesure environ 1,50 m de haut. Le dieu y est représenté nu, seulement vêtu d'un manteau en cape noué à l'épaule gauche, à l'image des dieux et des empereurs divinisés. Le drapé descend jusqu'au mollet gauche, où il rejoint un élément d'appui en forme de rocher, sommairement sculpté. Il recouvre une partie du dos, passe derrière les jambes en formant des plis arrondis, puis revient sur la cuisse droite, dégagée.

Le visage de Neptune est encadré par une chevelure mi-longue et une barbe bouclées. Dans sa main gauche, il tenait un sceptre, probablement un trident, son attribut traditionnel. À droite, une proue de navire, ornée de motifs marins – un triton à tribord et un dauphin à bâbord –, servait d'appui à son pied droit.

Bien que de facture provinciale, cette sculpture se distingue par un travail soigné. Certaines limitations techniques du sculpteur sont néanmoins visibles, notamment l'ajout d'un tenon épais et bien visible soutenant le bras gauche levé.

Comme la plupart des sculptures antiques, le Neptune nîmois était peint. Des traces de polychromie – blanc, bleu, jaune et rouge – ont été retrouvées sur le drapé et le socle. Ces couleurs, appliquées à l'origine pour donner plus de réalisme et de relief à la sculpture, sont aujourd'hui difficilement perceptibles à l'œil nu.

Le schéma général de cette statue s'inscrit dans un type iconographique populaire à l'époque romaine, diffusé sur divers supports (sculptures, lampes, intailles, peintures murales…). Il s'agit d'une réinterprétation d'un prototype attribué à Lysippe, célèbre sculpteur grec du IV^e siècle av. J.-C., connu pour ses représentations dynamiques des dieux et des héros.  

Les comparaisons stylistiques permettent de dater cette œuvre du II^e siècle ap. J.-C.

Entièrement restaurée, la statue de Neptune est aujourd'hui l'un des fleurons du musée de la Romanité, où elle témoigne de l'élégance et du raffinement de l'art statuaire romain en Gaule.