木星与类地行星大不相同，这一点同样表现在它拥有的追随者卫星上面。
木星的卫星是个大群体，共有16颗，在太阳系中名列亚军，仅次于土星的23颗卫星，按照距木星由近及远的次序分别为：木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、二、三、四，木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八、木卫九。最远的木卫九，达2370万千米，比木卫十六远了180多倍。最近的木卫十六，约12.7万千米，离大气顶层不远。这16颗卫星连同木星一起组成了一个庞大辽阔的木星系统，就像个小太阳系。
在太阳系的卫星世界里，木星的卫星也有鼎鼎有名的。木卫三是太阳系里最大的卫星，直径5276千米，比月球（3476千米）大，甚至比水星（4880千米）大。在太阳系前6名里除月球名列第五，亚军是土卫六之外，其余都是木卫的天下。木卫四、木卫一、木卫二分别保持着前3、4、6位的排行。
木卫一、二、三、四是太阳系最早发现的卫星（除月球外）。
380多年以前，伽利略用自制望远镜发现了木星的4颗卫星，被后人统称为“伽利略卫星”。木卫五是1892年巴纳德发现的，其他的几颗卫星都是在20世纪发现的，其中3颗在70年代末80年初，则由空间探测器找到。
这4颗伽利略卫星各有各貌，每个大小都与水星差不多，是天文学家重点研究的对象。
木卫一距离木星最近，它距木星的平均距离为42万千米，以强烈的火山爆发而闻名。从木卫一的大小、质量、距离来看，与月球十分近似，是木卫里最引人注目的。从“旅行者”发回的照片看，木卫一表面非常平坦，没有陨石坑，如果有的话，也许也被火山喷发的物质填平了。木卫一有大面积的平原和起伏不平的山脉，表面由火山灰装饰得五彩缤纷，红色、金红色、淡黄色和黑白色的地表景色动人。
木卫一的火山爆发之激烈最令人吃惊，远远甚于地球上的火山爆发程度。迄今记录到正在爆发的至少有9座，喷发时间很长，火山灰每年覆盖表面约1毫米厚，使木卫一表面更新很快。火山爆发时，大量的二氧化碳气体形成蓝色喷烟，气体冷却后凝聚形成雪。
木卫二离木星稍远，平均距离67万千米。表面江河花纹很显眼，可能存在软冰或液态水。“旅行者1号”发现木卫二是一颗由厚厚冰层覆盖的岩石球体，近乎白色，色调柔和。赤道一带有斑状的黑区和亮区，被黑色线条穿过有长、短，纵横交错如同乱麻。可能是相连接的环形山、方山，最高不过50米，是最平坦的天体。
推测木卫二有带冰壳的固体核心，并且在冰壳和核心之间，可能有一层液态水。这样的构造形成平坦地形，并承受陨星撞击和形变。
估计木卫二有个深120千米的水坑，天文学家史蒂文森等人前些时候计算了木卫二的热耗散，证实在核心和冰壳之间确有液态水层。在25千米深的冰层下，木星潮汐作用加热产生的热量，使冰壳变软甚至形成液态水。
冰壳可能不完全冻结，大部分冰像冰川那样在流动。
科学家认为木卫二是太阳系少数的，可能拥有原始生命存在的天体之一。
木卫三是太阳系最大卫星，距离木星107万千米。“旅行者1号”测得其朝向木星一面，与月亮类似。上面有严重环形山化了的多边形区域，横跨达几十千米。它们周围是明亮的网状系统，这些地形是相距很近的一些平行的山脊和山脊之间的沟组成的一个个区域，有的达20条之多。表面有断层和地壳变动痕迹。
木卫四最远距离188万千米，环形山在半球左面。还有同心环地貌，直径600千米，环形相距50～200千米，同心盆地放出奇特的光。
对木星的探测计划由70年代探测太阳系外围空间开始。70年代共发射了4艘宇宙飞船。
“先驱者10号”于1972年3月20日升空，次年底在离木星13万千米处飞过，送回300多幅彩片，研究了木星云层和卫星，探测到了木星的磁场。
“先驱者11号”于1973年4月6日发射，经过一年半的飞行，来到离木星表面4.6万千米的高空，送回更清晰的照片。对木星温度、大气、磁场及4个卫星作了多方面观测。
“旅行者1号”和“旅行者2号”是在1977年9月5日和8月20日相继发射的，携带大量精密仪器，“旅行者二号”晚时发射，却先期到达木星，1979年3月飞临木星，探测了木星和4个伽利略卫星，并拍了数以千计的照片。“旅行者2号”于1979年7月到达，两艘飞船在离开木星后，还要继续向太阳系外围空间进发。
美国航天局在完成“旅行者”计划后，为了深入探测木星，又推出了“伽利略计划”。
“伽利略”探测器不像前面几艘，只通过木星附近，而是飞绕木星周围，并停留在木星那里继续观测20多个月。经过长期精心策划安排的“伽利略”号于1989年10月升空，开始了为期6年的旅行。于1995年12月进入环绕木星的轨道，在其后的23个月期间，15次飞掠木星的伽利略卫星，环绕木星11圈，此番对木星磁层和木星卫星的考察，比“旅行者”l号、2号更靠近木星，获得的资料也更为详细、丰富。
木星系统素有微型太阳系之说，是太阳系中最好的宇宙实验室，通过深入研究木星及其卫星系统，科学家们还希望能揭开行星系统起源之谜。
木星会成为第二个太阳吗
木星是行星，也或许是若干亿年之后生命的摇篮，或许是多少亿年之后的又一个“太阳”。这些关于木星的设想真是使人欢喜又让人担忧。
木星是个特殊行星，不仅又大又重，有着举足轻重的作用，还因为它前途未卜，从而在科学家心中留下悬念。
其一，木星的温度。木星表面零下148℃的温度超出它目前从太阳获得的能量所能维持的温度。根据计算出的结果，木星表面的温度应该是零下168℃，空间探测器“先驱11号”在1974年12月飞越木星测到零下148℃，这应比地球上测量精确，但其中20℃的差异怎样解释呢？木星哪来的热量来加热，使其升温20℃之多，莫非来自内部热源？
其二，木星亮度有增亮的趋势。我国天文史家刘金沂长期研究发现，水、金、火、土星的亮度在几千年来呈现减弱趋势。但木星亮度每年增加2％，每千年增加0.003个星等，这种反其道而行之的现象说明什么呢？行星反射太阳光而发亮，太阳在漫长演化过程中，亮度呈减弱之势，体积膨胀，表面温度从6000℃下降到3000℃左右，成为红原星，最后收缩为白矮星，表温达11000℃。这是50亿年以后的事。木星增亮只能从自己身后找原因，结论是木星有内部热源并且呈增长之势。
其三，木星从太阳那里不断捕获能量。太阳风不仅向外辐射能量，太阳风还能带走一部分能量。带电微粒不断拂过行星之间，其中的一部分自然被各种天体吸收，作为行星之王的木星，当然有本领捕获更多。因此，木星会又增质量又增能量，慢慢壮大起来。
其四，如果木星有内部能源，它在得到太阳能源的同时还要向外辐射能量。经研究，它释放的能量是它从太阳那里所获得能量的两倍，说明木星的能量有一半来自它的内部，才能维持收支不平衡的能量状况。
其五，木星是由液态氢所构成，它同太阳有类似的大气成分。
但木星目前的质量是太阳的1／1000，体积是太阳的1／1000，温度也很低。但前苏联科学家苏齐科夫和萨利姆齐罗夫在1982年提出，木星的核心温度已高达28万摄氏度，那里正在进行热核反应。木星一边把自己的引力能转换成热能外，还不断吸收太阳放出的热量，长此以往，就使它的能量越来越大，且越来越热，变亮也变得更加活跃，正向“恒星”资格进军。所以他们提出了大胆看法：30亿年后，太阳临近晚年，木星将一跃而为恒星，取代太阳的地位。
观察表明，由于木星向四周施热，已融化渐近的木卫一上的冰层，其他三颗木卫二、三、四仍有冰层覆盖着。
木星是颗行星吗？会是第二颗恒星吗？不同看法是：①木星将成为恒星还为时过早。②木星不是严格意义上的行星，更不是严格意义上的恒星，而是处在两者之间的特殊天体。
至于木星成为恒星以后，其他行星、卫星怎么办？那时地球可能腹背受敌，生命、文明也会毁于一旦，太阳系格局也将发生大的变动。但30亿年后，地球文明科技会很发达，人类应该能寻找到第二个家园。
最新发现——木卫二上可能有水
美国亚利桑那大学的行星科学家宣布，他们对伽利略探测器发回的照片的分析结果进一步确定，木卫二冰冻的表面下存在一个液态水构成的全球性海洋。
伽利略探测器是美国宇航局1989年发射的，自1995年接近木星以来一直围绕着木星及其4颗最大的卫星飞行，拍摄了大量的近距离照片。科学家根据这些照片认为木卫二上有水，但对其表面上呈扇形排列、密如蛛网又长达数百千米裂纹的成因感到迷惑不解。现在亚利桑那大学的科学家们指出，这种裂纹是木卫二上存在海洋的证据。
由于对木卫二是否存在着水越来越感兴趣，美国宇航局计划于2003年发射一个探测器并于2008年进入木卫二的轨道，利用能够穿透冰盖的遥感仪器对木卫二进行考察，以便最终回答木卫二是否真的有水这个问题。