I modelli per la struttura interna di Giove prevedono un nucleo compatto, il quale non sembra essere composto soltanto di idrogeno ed elio compressi, ma anche di roccia; esso costituirebbe circa il 4% della massa del pianeta. All'esterno del nucleo vi è uno strato di idrogeno metallico, un guscio cioè in cui gli elettroni non sono legati ai singoli protoni, ma sono liberi di muoversi come in un metallo. Lo stato metallico dell'idrogeno si produce a una pressione di circa tre milioni di atmosfere terrestri, gran parte del pianeta sarebbe in questo stato. 

Finora sono state scoperte 63 lune di Giove, le più importanti delle quali sono i già citati satelliti medicei: lo, Europa, Ganimede e Callisto. Le immagini e le analisi di questi satelliti sono state effettuate dalle sonde Voyager e, recentemente, dalla Galileo. lo è sottoposto alle enormi forze mareali prodotte dalla vicinanza di Giove, che determinano un diffuso e ricorrente vulcanismo. Europa e forse il satellite più interessante. Lo spesso strato di ghiaccio che ricopre tutta la superficie appare infatti rotto in alcune aree, mostrando dei lastroni separati che possono essere indice della presenza, al di sotto del ghiaccio, di un oceano liquido a temperatura più elevata. Ganimede è un corpo simile alla nostra Luna, con una rete superficiale di bande irregolari che si intersecano. Callisto, infine, ha una superficie ricoperta da una crosta di ghiaccio e presenta molti crateri. I rilievi non raggiungono altezze significative.