Orbitando alrededor de Júpiter se han descubierto hasta ahora un total de 63 satélites. Los cuatro mayores fueron observados por primera vez por Galileo Galilei en 1610. El comprobar que no eran estrellas, sino lunas de otro planeta, le acabaría trayendo serios problemas con la Iglesia católica. El descubrimiento de satélites extraterrestres confirmaba de un modo irrefutable que los cuerpos celestes no giraban en torno a la Tierra.
Galileo puso un número romano a cada uno de los satélites, siendo Simón Marius, que por aquel entonces también los estaba observado, quien los bautizaría con el nombre de los amores de Júpiter. Al conjunto de los satélites descubiertos por Galileo se les conoce como Galileanos y se llaman Io (I), Europa (II), Ganimedes (III) y Calisto (IV).
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El último satélite de Júpiter descubierto desde la Tierra fue Amaltea y lo descubrió Barnard en 1892 con un telescopio refractor de 91 cm. Los demás satélites han sido detectados por las sondas espaciales que fueron lanzadas a partir de 1970 (sondas Pionner, Voyager y Galileo). Además de su pequeño tamaño (algunos satélites sólo miden 1 o 2 km de diámetro), los nuevos satélites se diferencian de los galileanos en que no proceden de la nebulosa primordial, sino que en su origen han sido cometas y asteroides capturados por la gravedad de Júpiter. Prácticamente al final del viaje de la sonda Voyager I se descubrió inesperadamente que Júpiter tenía anillos de forma análoga a Saturno, pero más delgados y tenues.
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De los satélites galileanos cabe destacar que Ganimedes es el satélite más grande de Júpiter y también del Sistema Solar, superando en diámetro incluso al planeta Mercurio. Calisto es, por otro lado, un satélite absolutamente saturado de cráteres de impacto. El cráter mayor de Calisto se llama Valhalla y mide 3.000 km. Un alineamiento de cráteres llamado Gipul Catena indican que sobre Calisto cayeron los fragmentos de un objeto similar al cometa Shoemaker-Levy 9.
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En cuanto a Europa hay que decir que en su superficie abunda más el hielo que en los anteriores satélites galileanos, de tal manera que prácticamente está cubierto por una corteza de agua helada que en algunos tramos tiene un espesor de 30 km. Debajo de esta corteza helada se supone que hay un océano líquido de unos 90 km de profundidad. Este océano parece ser que se mantiene caliente, entre otros factores, por la actividad interna del satélite. Ello permite conjeturar que el satélite Europa posee algún tipo de vida.
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Pero sin duda el más raro de los satélites es Io, el satélite galileano más cercano a Júpiter. Para empezar, Io actúa como una central generadora de corriente eléctrica llegando a desarrollar una potencia de más de un trillón de vatios. Sin embargo, lo más llamativo es que, aun siendo del tamaño de la Luna, mantiene una continúa actividad volcánica no superada por ningún objeto de todo el Sistema Solar. La sonda Voyager 1 fotografió 8 volcanes activos a la vez, así como emisiones volcánicas que superaban los 300 km de altura. Esta intensa actividad la causa la combinación de la fuerza de gravedad de los otros satélites galileanos con los que orbita en resonancia y la poderosa fuerza de gravedad de Júpiter.
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Ambas fuerzas hacen que Io orbite tambaleándose y que en su interior se produzcan fricciones que producen los volcanes y espectaculares seísmos. En el paisaje infernal de Io abundan las calderas, los lagos y los ríos de lava de azufre que le dan una peculiar coloración en la que domina el amarillo, el naranja y el rojo. Su débil atmósfera rebosa dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno en tal cantidad, que han escapado de su atmósfera y caen en el satélite contiguo, Amaltea, tiñéndolo de rojo. Parte de esos materiales va a parar al mismo Júpiter, en donde son ionizados y conducidos por las fuerzas electromagnéticas a los polos en los que se originan unas coloridas auroras jovianas.
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