20世纪70年代，美国的飞船对木星的几颗卫星摄影探测，发现了那些前所未见的有趣的景象。
木卫1全部由岩石组成，它比月球稍大，上面至少有6座活火山。还发现它具有稀薄的电离层，这意味着有大气存在。在一些峡谷中，蜿蜒着一条条血红色的“河流”，夹杂着一些黑色的斑点或流纹。两侧镶着橘红色的宽边。原来，这是液态硫随着木卫1表面温度的变化变幻着颜色。
木卫2全部由岩石组成，地势平坦，表面被冰层所覆盖，是个明亮的星，表面有一些淡黄色的暗区和黑褐色的条纹，卫星内的自由水分在表面以下形成一个厚约50千米的冰冻层，它有时露出表面。
木卫3是一个“水月亮”，中心有一个固态泥芯，表面有高地，“海”由一个冰冻层包围着。
木卫4呈黄色，有些褐色的暗区和黑褐色的暗纹，它是由冰、碎土和石块混合而成，遍布同心环式的盆地和环状山，看来是火山喷发和陨星撞击所致。
木卫1等4颗大卫星到木星的距离按次序排列，由近而远，分别为42万、67万、100万和190万千米，随着离木星的距离增大，卫星受到木星的辐射热减少，水分蒸发降低，比重变小，由原始星云形成卫星的过程变慢。这说明了木卫1等4颗大卫星形成的阶段不相同。众多的卫星绕木星运行，有时被遮于木星后面，有时在木星面前掠过；有时落进木星的影子里，有时卫星的影子投射到木星上。
美国国家航空和航天局艾姆斯研究中心的专家斯奎尔斯和雷诺兹研究了“旅行者2号”发回到地球的几百张照片中的一部分后说，木星的一个卫星欧罗巴——木卫2，体积同月亮差不多，表面覆盖着厚冰，冰下是呈液体的海洋。这颗形似白色台球的卫星表面又布列着一道道黑色条纹，宽1千米～60千米，呈现出一个长长的断裂面，是坚硬的冰壳不断折裂的结果。在这种环境里，生命有可能在某些条件下存在。