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。