木星大约有90%的氢和10%的 氦(这是原子个数的比例，质量的比例则有75%/25%)，以及少量的甲烷、水、氨水和"岩石"。这样的组成比例和形成整个太阳系的原始 太阳星云(Solar Nebula)组成非常接近。土星(Saturn) 则具有同样类似的组成，但是天王星(Uranus)和海王星(Neptune)在氢和氦的含量上就少得多了。

位於核心位置的外层占了行星大半体积的部分，是以液态金属氢(liquid metallic hydroquen)的形式存在，这种大部分常见的元素都具有的特殊型式，只会出现在超过四百万巴(bars)的情况下(地表的大气压力约为一巴)，就像是在木星(以及土星)内部的情况。液态金属氢包含了离子化的质子和电子(如同太阳内部的情况，只不过温度较太阳内部为低)，在木星内部这样温度和压力的状况下，氢并不是气态而是液态，它成为电的导体，同时也成为木星磁场的来源。这一层同时可能具有一些氦以及少量种类的"冰"。

木星的最外层主要是由一般的氢分子及氦分子所组成，外层气态的物质包围住液态的内部。而我们所看到的木星大气则只是木星巨厚大气层上最顶层的部分。大气中仅仅只有非常小部分的水、二氧化碳、甲烷以及一些简单的气体分子。 最 近的实验显示，氢的状态并不会有突然的变化，因此推测在类木行星内部不同的分层之间，可能没有明确的界线存在。 相 信木星表面存在著三层不同的云层，包含氨冰、氢硫化铵以及水和冰的混合物。然而来自伽利略号探针观测的初步结果 仅仅对云层提出了不明确的指示(其中一项装备似乎有探测到最顶层的部分，另一项装备则可以探测到第二层)。但是观测探针的进入点(左图)状况并不寻常，根据地球表面天文望远镜的观测结果以及由伽利略轨道者号最近的 观测结果显示，观测探针进入位置可能是木星当时最温暖以及云量最少的区域。 来 自伽利略大气圈观测探针的资料显示，木星上水的含量似乎远低於预期。原先预期木星的大气圈应该具有氧气的含量(以期与大量的氢结合成水)是太阳的二倍，但是目前显示氧气实际的含量却远低於太阳。此外大气圈最上层部分的高温及高密度也让人感到非常惊讶。

木 星云层所具有这些醒目的颜色，可能肇因於木星大气圈中一些微量元素的化学反应所造成，这其中可能包括了硫元素在内，这是因为硫化合物有著多变的颜色之缘故，只不过细节的部分我们仍然不清楚。 这 些云层的颜色同时与云层所在的位置相关：蓝色是在最低的地方，接著是棕色和白色，最高的地方则是红色。有时候我们可以藉由上层大气的破洞直接看到较低一层的大气。

目前所有关於木星(以及其他气态行星)内部的相关知识，大多还停留在间接观测或是猜想的阶段。(来自伽利略号 的大气探针观测资料也不过深入云层顶端之下仅仅150km的深度而已。)