O centro de Jupiter é rochoso e relativamente pequeno, coberto por camadas de hidrogênio metálico, líquido e gasoso. A composição atmosférica de Júpiter (cerca de 76% de hidrogênio e 24% de hélio, além de outras substâncias menos significativas) é semelhante à da nebulosa solar, que originou o Sistema Solar.
A atmosfera é muito profunda, talvez compreendendo todo o planeta, e tem algumas semelhanças com a do Sol. A grande profundidade dentro de Júpiter, a pressão é tão elevada que os átomos de hidrogénio estão quebrados e os electrões estão livres, de tal modo que os átomos resultantes consistem de simples protões. Isto produz um estado em que o hidrogénio se torna metálico.
Não se sabe se existe uma superfície sólida em Júpiter. O que podemos observar são somente suas nuvens. A constituição dessa atmosfera é bem diferente da terrestre. A presença de amoníaco e do metano indicam a ausência de oxigênio livre, que normalmente destrói esses componentes.
Quando observado da Terra nota-se inúmeras faixas escuras paralelas ao equador. Se a observação for mais cuidadosa e com um bom telescópio, pode-se notar que essas faixas possuem cores variadas, desde o violeta até o rosa.
Foram levantados traços de dois componentes capazes de dar o colorido que conhecemos da alta atmosfera de Júpiter, a fosfina (PF3) e o germano (GeH4) a uma temperatura de -173oC.
Com o lançamento da série de sondas Voyager, foi confirmada a presença de hélio, hidrogênio, amoníaco, fosfina, etano e acetileno. Nos pontos quentes (temperatura de -13oC), em que aparecem os buracos na atmosfera superior, geralmente vistos em cor marrom, são formados por furacões e que dão acesso a alguns dados sobre o interior dessa atmosfera e do próprio planeta. Através desses buracos encontrou-se indícios de vapor d’agua, germano, ácido cianidríco e monóxido de carbono. Além disso, constatou-se uma variação desses gases de acordo com a latitude. Um exemplo disso é uma maior concentração de hidrocarbonetos etano e acetileno (estes formados pela ação da luz solar sobre o metano), na região dos trópicos, mas não são esses gases que proporcionam o colorido observado principalmente nessa região do planeta. A natureza dos corantes ainda não é bem determinada. Acredita-se que os tons vermelhos sejam formados pela presença do fósforo puro.
Provável Interior
Nas décadas de 40 e 50 pôde-se verificar que a baixa densidade do planeta e a predominância de hidrogênio e hélio revelam uma composição semelhante à do Sol. Tomando-se por base as propriedades do hidrogênio e do hélio, há a hipótese de que o interior do planeta seja líquido nas camadas mais externas e sólido no núcleo, devido à crescente pressão com a diminuição da altitude, chegando a dez milhões de atmosferas e a uma temperatura de 68.000 K.
O hidrogênio em tais condições adquire propriedades de metais, deixando elétrons livres no meio plasmático. Isso gera grandes correntes elétricas que por sua vez geram forte campo magnético. As perturbações nesse campo produzem ondas de rádio, fazendo do planeta o segundo maior emissor dessas radiações, depois do Sol.
As informações sobre o interior de Júpiter são bastante precárias, mas as poucas existentes deram aos cientistas a base para a elaboração de uma teoria sobre a composição do interior jupiteriano. Essa teoria alega que o núcleo é formado por rochas e gelo que correspondem a 4% ou 5% da massa total do planeta. Esse núcleo é circundado por uma camada de hidrogênio líquido metálico com espessura de mais de 40.000 km e uma terceira camada circundando a anterior, composta de hidrogênio e hélio líquidos. A alta temperatura do centro não permite a solidificação do hidrogênio, por isso a camada de hidrogênio metálico está no estado líquido e esta passa para o estado líquido-molecular quando a pressão cai abaixo de três milhões de atmosferas.