Die Atmosphäre Jupiters besteht aus vier Wolkenschichten, die dem Planeten auch sein Gesicht verleihen, von Wasserwolken in der Tiefe über gefrorenen Ammoniak und Schwefelwasserstoff bis zu einem hohen Dunst aus Kohlenwasserstoffen. Besonders auffällig sind hohe, helle Wolken aus Ammoniak-Eis, die sich an manchen Stellen bilden, wo Material aus der Tiefe nach oben getrieben wurde.
Die Struktur des ausgedehnten Magnetfelds Jupiters und seine zeitlichen Veränderungen hat Galileo vermessen, auch mit Unterstützung Cassinis: Noch nie wurde die Umgebung eines Riesenplaneten von zwei Sonden an verschiedenen Stellen gleichzeitig erforscht.
Der Jupiter ist von Staubteilchen umgeben, die offenbar von den Monden stammen und deren räumliche Verteilung teilweise vom starken Magnetfeld kontrolliert wird. So sind Galileo (und auch andere Sonden in Jupiternähe) durch periodische Staubströme geflogen.
Die enorme Vulkan-Aktivität auf dem Mond Io übersteigt die irdische um den Faktor 100. Die hohe Temperatur und Häufigkeit der Eruptionen erinnert an die frühe Erde, vor über 3 Milliarden Jahren. Dieser Mond schafft seine eigene Oberfläche so oft neu, dass es dort keinen einzigen Einschlagskrater gibt, und selbst während der acht Jahre langen Galileo-Beobachtungen kam es zu markanten Veränderungen.
Unter den Eis-Oberflächen der drei anderen großen Monde Europa, Ganymed und Kallisto gibt es eine Schicht aus flüssigem, salzigem Wasser: Das verraten Effekte auf das Magnetfeld Jupiters und bei Europa auch die in Eisplatten zerbrochene junge Oberfläche, die vielleicht nur 50 bis 100 Millionen Jahre alt ist. Bei Europa führte das zu Spekulationen über die Möglichkeit von Leben im Ozean unter der Eisdecke.
Ganymed besitzt ein eigenes Magnetfeld und ist der erste Planetenmond, bei dem solch eine Entdeckung gelang. Der Mond erzeugt damit sogar eine eigene Magnetosphäre, größer als beim Planeten Merkur, und besitzt eigene Strahlungsgürtel. Später wurden auch bei Europa und Kallisto Anzeichen für eigene Felder gefunden, während Io keines besitzt – dafür kreist er so nahe um den Jupiter, daß er tief in dessen starkes Magnetfeld eingebettet ist.
Io, Europa und Ganymed sind differenzierte Körper. Das heißt: Es hat sich ein metallischer Kern abgeschieden, während leichtere chemische Elemente den Außenbereich bilden. Bei Kallisto hat eine derartige Differenzierung nicht stattgefunden. Während Ios Oberfläche von ihren Vulkanen ständig umgestaltet wird, wirk(t)en bei Europa und Ganymed tektonische Prozesse – und Kallistos ursprüngliche, verkraterte Oberfläche wird durch mysteriöse Erosionsvorgänge geglättet.
Europa, Ganymed und Kallisto besitzen extrem dünne Atmosphären dicht über ihren Oberflächen, die als Exosphären bezeichnet werden: Sie entstehen durch Teilchenbeschuss aus der Magnetosphäre, der Partikel von ihren Oberflächen „absputtert”. Io hat eine richtige Atmosphäre, die jedoch lokal sehr unterschiedlich dicht ist. Die Vulkane spielen eine Schlüsselrolle bei dieser Dichte-Anomalie.
Die Jupiterringe bestehen aus mehreren ineinander verschachtelten Systemen, für die jeweils einzelne kleine Monde verantwortlich sind: Das Ringmaterial wird ständig nachgeliefert, weil interplanetare Staubteilchen diese Monde treffen und Material losschlagen.
