Dopo il Sole è il corpo più grande (il suo diametro è 11 volte quello terrestre) e pesante (la sua massa è pari a 318 volte quella della Terra) del Sistema solare ed è il maggiore dei pianeti gassosi, corpi di dimensioni notevoli ma di bassa densità, costituiti soprattutto da idrogeno e elio. Non hanno una superficie solida, ma un'atmosfera molto estesa che in profondità sviluppa formidabili pressioni, mentre probabilmente al centro si trova un nucleo roccioso. Sono accompagnati da molti satelliti e tutti sono circondati da un sistema di anelli. Giove è visibile al telescopio come un disco giallo solcato da bande chiare dette "zone" e altre scure dette "fasce", caratterizzate rispettivamente da nubi ascendenti calde e nubi discendenti fredde che si alternano come strisce parallele all’equatore.
L'uniformità di questo disegno è interrotta dalla cosiddetta "Grande macchia rossa", avente forma ovale di 39 mila km di lunghezza e 14 mila km di larghezza. La sua natura non è del tutto certa: dovrebbe trattarsi di una colonna di gas che si muove a spirale verso l'alto, simile ad un uragano terrestre. Il colore è probabilmente dovuto alla presenza di fosforo rosso o zolfo.
Per esplorare in modo diretto l'atmosfera di Giove, nel 1989 è stata lanciata la sonda Galileo comprendente un'astronave madre e un modulo di discesa, che è stato fatto cadere sul pianeta attaccato a un paracadute. Attraversando l'atmosfera esso ha trasmesso dati che hanno modificato le nostre conoscenze di Giove. Le dense nubi sono immerse in un'atmosfera costituita da idrogeno molecolare, elio e in minima parte da metano, ammoniaca e acqua. L'abbondanza di elio è poco più della metà che sul Sole. Si ritiene che, se Giove avesse avuto una massa circa 40 volte maggiore, la sua contrazione sarebbe stata sufficiente a innescare un processo di fusione nucleare e sarebbe diventato una stella.
Giove è il pianeta dotato del più potente campo magnetico, pari a 4 Gauss all'equatore. La sua magnetosfera è così estesa che, se fosse visibile, apparirebbe nel cielo più grande della Luna piena.
Nel 1610 Galileo scoprì quattro satelliti molto luminosi oggi chiamati satelliti galileiani: Io, Europa, Ganimede e Callisto. Mentre Io e Europa sono per lo più composti di silicati, la bassa densità di Ganimede e Callisto indica la presenza di un miscuglio di silicati e ghiaccio, in quantità grosso modo equivalenti.