All'osservazione ottica, la superficie di Giove si presenta solcata da zone di colore variabile dall'azzurro al giallo e al rossiccio. Macchie e strisce, con le loro rapide variazioni di forma e di luminosità, rivelano un'atmosfera molto agitata. Si è infatti scoperto che le zone nuvolose di colore più chiaro hanno le temperature più basse e sono dense di ammoniaca cristallizzata. Sotto questo strato la temperatura sale fino a fondere l'ammoniaca. Prima di raggiungere il suolo si trova dell'acqua allo stato solido e poi liquido. Una conformazione ovale di colore rosato, la "Grande Macchia Rossa" (GMR), più grande della Terra stessa, sembra essere una struttura ciclonica quasi permanente simile agli uragani terrestri. La GMR fu scoperta da Cassini nel 1665 e così denominata da Lohse nel 1878. È situata nella regione tropicale del sud e gli studiosi ritengono che abbia 100.000 anni.

Le sonde spaziali sono riuscite a raggiungere e fotografare da vicino anche questo pianeta. L'impresa però è stata ardua, sia per la presenza di pianetini tra Marte e Giove, che rappresentano un pericolo per le astronavi dirette su quella rotta, sia per l'enorme distanza da percorrere: il viaggio infatti dura un anno. Due sonde, Pioneer 10 e 11, nel 1973, hanno sfiorato il pianeta raccogliendo preziosi dati scientifici. Nel 1979 due sonde Voyager si sono accostate a Giove, fotografando anche le superfici di alcuni suoi satelliti. 

Maggiore tra i pianeti, Giove ruota attorno al Sole con un periodo di rivoluzione pari a 12 anni, a una distanza media di circa 774 milioni di km. Il suo diametro misura all'equatore circa 141.000 km (11 volte più grande di quello della Terra). Il suo volume è 1318 volte quello terrestre. Inoltre possiede un corteo di satelliti (nientemeno che 16), di cui i quattro maggiori furono scoperti da Galileo nel 1610. Il periodo di rotazione di Giove, circa 10 h, è estremamente breve, se si considerano le proporzioni del pianeta. Ciò provoca un sensibile schiacciamento ai poli, dovuto alla forza centrifuga, notevole soprattutto all'equatore. La differenza di lunghezza tra il diametro equatoriale e quello polare è impressionante: il secondo infatti misura ben 9000 km meno del primo. Pur possedendo dimensioni assai maggiori rispetto alla Terra, Giove ha però una densità minore di quella del nostro pianeta. La sua massa è infatti 318 volte la massa terrestre. 

L'atmosfera di Giove, che per noi risulterebbe decisamente irrespirabile, è composta, oltre che da idrogeno ed elio, anche da metano nel quale galleggiano nubi di ammoniaca. La temperatura è molto bassa, di circa 150 °C sotto zero. Ciò è dovuto alla distanza del pianeta dal Sole, che riesce a trasmettergli una quantità di luce e calore 25 volte meno intensa di quella ricevuta dalla Terra.