1610年，伽利略曾把剛發明的望遠鏡指向天空，看到了有4個天體環繞在木星周圍。自那以後，它們就成了人們所熟悉的伽利略衛星(其中之壹的木衛三是太陽系中最大的衛星)。在伽利略觀察發現以後的383年裏，又有12顆衛星在木星的周圍被發現。另外人們還發現了壹個復雜的光環，壹個比地球的磁場強4億倍的磁場(所有氣態巨人都有很強的磁場)。
木星的四個伽利略衛星也吸引了不少天文學家的註意。人們不僅在地面上對它們進行長期觀測，還發射飛船到它們附近去就地考察。
木衛壹是靠近木星的伽利略衛星。其大小、質量、離木星距離都和月球差不多。月球表面有大量火成巖，這表明，在月球的地質史上曾經有過強烈的火山活動。但是，至少近二十多億年中，月球表面沒有發生強烈火山活動。與月球不同，木衛壹上現今存在著強烈的火山活動。這意味著，木衛壹有壹個太陽系中最年輕、最活動的固體表面。現在已經發現，木衛壹上有數百個直徑大於20公裏的火山口，正在爆發的火山至少有9座，火山爆發時，物質以每秒1公裏速度向上噴，其煙雲可上升至100公裏以上的高度。火山爆發時放出大量二氧化硫氣體，構成了木衛壹的大氣層。大氣分子電離形成木衛壹的電離層。電離層中離子外跑，為木星磁層提供等離子體。木衛壹表面平坦，有廣闊的平原與起伏不平的山脈，火山灰又使木衛壹表面五彩繽紛、鮮艷動人。
木衛二上沒有發現火山活動。在木衛二巖石層上覆蓋了壹層厚約100公裏的冰幔層，使其成為壹個近於白色的星球；在它的赤道上有黑斑和亮區；黑斑是窪地，可能由隕擊而成。木衛二冰層上有巨大裂縫，最大冰隙最寬達70公裏，長達1600公裏，深數公裏。在冰隙中有無細菌和單細胞植物生存是未來飛船的探測課題。
木衛三的水和冰比木衛二更多，表面冰殼層也更厚。木衛三上有壹個復雜而相互交錯的網絡表面，有點像經緯線，它由線型的和斷裂的亮帶所構成。木衛三表面也密布了許許多多隕擊坑。過去認為，土衛六是太陽系中最大的衛星，其半徑為2900公裏。然而“旅行者1號”飛船飛往土星附近進行精確測量，測得其半徑為2575公裏，從而確認，最大的衛星是木衛三。木衛三的半徑為2635公裏，它的體積是月球的3.5倍，它比水星還要大。木衛三的質量是月球的2倍，也是66顆衛星之首，但它的質量不如水星那麽大，這是因為水星密度大的緣故。
木衛四是四個木星伽利略衛星中表面溫度最高的，也有冰殼層，它上面隕擊坑比比皆是。
木星的其他幾顆衛星都是半徑只有幾十公裏或更小的小衛星。