木星與類地行星大不相同，這一點同樣表現在它擁有的追隨者衛星上麵。
木星的衛星是個大群體，共有16顆，在太陽係中名列亞軍，僅次於土星的23顆衛星，按照距木星由近及遠的次序分別為：木衛十六、木衛十四、木衛五、木衛十五、木衛一、二、三、四，木衛十三、木衛六、木衛十、木衛七、木衛十二、木衛十一、木衛八、木衛九。最遠的木衛九，達2370萬千米，比木衛十六遠了180多倍。最近的木衛十六，約12.7萬千米，離大氣頂層不遠。這16顆衛星連同木星一起組成了一個龐大遼闊的木星係統，就像個小太陽係。
在太陽係的衛星世界裏，木星的衛星也有鼎鼎有名的。木衛三是太陽係裏最大的衛星，直徑5276千米，比月球（3476千米）大，甚至比水星（4880千米）大。在太陽係前6名裏除月球名列第五，亞軍是土衛六之外，其餘都是木衛的天下。木衛四、木衛一、木衛二分別保持著前3、4、6位的排行。
木衛一、二、三、四是太陽係最早發現的衛星（除月球外）。
380多年以前，伽利略用自製望遠鏡發現了木星的4顆衛星，被後人統稱為“伽利略衛星”。木衛五是1892年巴納德發現的，其他的幾顆衛星都是在20世紀發現的，其中3顆在70年代末80年初，則由空間探測器找到。
這4顆伽利略衛星各有各貌，每個大小都與水星差不多，是天文學家重點研究的對象。
木衛一距離木星最近，它距木星的平均距離為42萬千米，以強烈的火山爆發而聞名。從木衛一的大小、質量、距離來看，與月球十分近似，是木衛裏最引人注目的。從“旅行者”發回的照片看，木衛一表麵非常平坦，沒有隕石坑，如果有的話，也許也被火山噴發的物質填平了。木衛一有大麵積的平原和起伏不平的山脈，表麵由火山灰裝飾得五彩繽紛，紅色、金紅色、淡黃色和黑白色的地表景色動人。
木衛一的火山爆發之激烈最令人吃驚，遠遠甚於地球上的火山爆發程度。迄今記錄到正在爆發的至少有9座，噴發時間很長，火山灰每年覆蓋表麵約1毫米厚，使木衛一表麵更新很快。火山爆發時，大量的二氧化碳氣體形成藍色噴煙，氣體冷卻後凝聚形成雪。
木衛二離木星稍遠，平均距離67萬千米。表麵江河花紋很顯眼，可能存在軟冰或液態水。“旅行者1號”發現木衛二是一顆由厚厚冰層覆蓋的岩石球體，近乎白色，色調柔和。赤道一帶有斑狀的黑區和亮區，被黑色線條穿過有長、短，縱橫交錯如同亂麻。可能是相連接的環形山、方山，最高不過50米，是最平坦的天體。
推測木衛二有帶冰殼的固體核心，並且在冰殼和核心之間，可能有一層液態水。這樣的構造形成平坦地形，並承受隕星撞擊和形變。
估計木衛二有個深120千米的水坑，天文學家史蒂文森等人前些時候計算了木衛二的熱耗散，證實在核心和冰殼之間確有液態水層。在25千米深的冰層下，木星潮汐作用加熱產生的熱量，使冰殼變軟甚至形成液態水。
冰殼可能不完全凍結，大部分冰像冰川那樣在流動。
科學家認為木衛二是太陽係少數的，可能擁有原始生命存在的天體之一。
木衛三是太陽係最大衛星，距離木星107萬千米。“旅行者1號”測得其朝向木星一麵，與月亮類似。上麵有嚴重環形山化了的多邊形區域，橫跨達幾十千米。它們周圍是明亮的網狀係統，這些地形是相距很近的一些平行的山脊和山脊之間的溝組成的一個個區域，有的達20條之多。表麵有斷層和地殼變動痕跡。
木衛四最遠距離188萬千米，環形山在半球左麵。還有同心環地貌，直徑600千米，環形相距50～200千米，同心盆地放出奇特的光。
對木星的探測計劃由70年代探測太陽係外圍空間開始。70年代共發射了4艘宇宙飛船。
“先驅者10號”於1972年3月20日升空，次年底在離木星13萬千米處飛過，送回300多幅彩片，研究了木星雲層和衛星，探測到了木星的磁場。
“先驅者11號”於1973年4月6日發射，經過一年半的飛行，來到離木星表麵4.6萬千米的高空，送回更清晰的照片。對木星溫度、大氣、磁場及4個衛星作了多方麵觀測。
“旅行者1號”和“旅行者2號”是在1977年9月5日和8月20日相繼發射的，攜帶大量精密儀器，“旅行者二號”晚時發射，卻先期到達木星，1979年3月飛臨木星，探測了木星和4個伽利略衛星，並拍了數以千計的照片。“旅行者2號”於1979年7月到達，兩艘飛船在離開木星後，還要繼續向太陽係外圍空間進發。
美國航天局在完成“旅行者”計劃後，為了深入探測木星，又推出了“伽利略計劃”。