Планета була відома людям з глибокої давнини, що знайшло своє відображення в міфології і релігійних віруваннях різних культур: месопотамської, вавилонської, грецької та інших. Сучасна назва Юпітера походить від імені давньоримського верховного бога-громовержця.

Низка атмосферних явищ на Юпітері — такі як шторми, блискавки, полярні сяйва, — мають масштаби, що на порядки перевершують земні.

Дослідження Юпітера здійснюють за допомогою наземних і орбітальних телескопів, з 1970-х років до планети було відправлено 8 міжпланетних апаратів НАСА: «Піонери», «Вояджери», «Галілео» та ін. У 2011 році було запущено автоматичну міжпланетну станцію Юнона, розроблена НАСА і Лабораторією реактивного руху, яка розпочала детальні дослідження Юпітера 4-го липня 2016 року.

Інші хімічні сполуки — арсин (AsH₃) і герман (GeH₄) — наявні, але у невеликій кількості.

Концентрація інертних газів, аргону, криптону та ксенону, перевищує їхню кількість на Сонці (див. таблицю), а концентрація неону явно менша. Наявна незначна кількість простих вуглеводнів: етану, ацетилену та діацетилену, — які формуються під дією сонячної ультрафіолетової радіації та заряджених частинок, що прибувають із магнітосфери Юпітера. Діоксид вуглецю, монооксид вуглецю та вода у верхній частині атмосфери, ймовірно, наявні завдяки зіткненню з атмосферою Юпітера комет, таких, наприклад, як комета Шумейкерів — Леві 9. Вода не може прибувати із тропосфери, тому що тропопауза, яка діє як холодна пастка, ефективно перешкоджає підняттю води до рівня стратосфери.

Червонуваті варіації кольору Юпітера можуть пояснюватися наявністю сполук фосфору (червоний фосфор), сірки, вуглецю і, можливо, органіки, що виникає завдяки електричним розрядам в атмосфері. В експерименті, який (доволі тривіально) симулює нижні шари атмосфери, виконаному Карлом Саганом, у середовищі коричневуватих толінів був виявлений 4-кільцевийхризен, a переважаючими для цієї суміші є поліциклічні ароматичні вуглеводні з 4 і більше бензольними кільцями, рідше з меншою кількістю кілець. Оскільки колір може сильно варіюватися, вважається, що хімічний склад атмосфери також різний у різних місцях. Наприклад, є «сухі» та «мокрі» області з різним вмістом водяної пари.

Вимірювання з КА підтвердили існування значного теплового потоку з надр Юпітера, хоча й трохи меншого, ніж за даними наземних спостережень. Тобто, Юпітер випромінює в космос приблизно вдвічі більше енергії, ніж одержує від Сонця. З цим пов'язано згадане перевищення ефективної температури над рівноважною. Механізм генерації внутрішнього тепла до кінця незрозумілий. Вірогідними джерелами може бути стиснення (~1 мм на рік), що супроводжується виділенням гравітаційної енергії; безперервний перехід молекулярного водню в металевий; «осадження» гелію з воднево-гелієвого розчину і дрейф гелію до центру планети.

Ще за наземними спостереженнями астрономи розділили пояси та зони в атмосфері Юпітера на екваторіальні, тропічні, помірні й полярні. Нагріті маси газів, що піднімаються із глибин атмосфери в зонах під дією значних на Юпітері коріолісових силвитягуються вздовж паралелей планети, причому протилежні краї зон рухаються назустріч один одному. На границях зон і поясів (області низхідних потоків) існує сильна турбулентність. На північ від екватора потоки в зонах, направлені на північ, відхиляються коріолісовими силами на схід, а направлені на південь — на захід. У південній півкулі — відповідно, навпаки. Схожу структуру на Землі мають пасати.
Над північним полюсом планети зафіксовані густі купчасті вихори і хмари

Конвективні потоки, що виносять внутрішнє тепло до поверхні, зовні проявляються у вигляді світлих зон і темних поясів. В області світлих зон відмічається підвищений тиск, що відповідає висхідним потокам. Хмари, що утворюють зони, розташовуються на вищому рівні (приблизно на 20 км), а їхнє світле забарвлення пояснюється, мабуть, підвищеною концентрацією яскраво-білих кристалів аміаку. Розташовані нижче темні хмари поясів складаються, ймовірно, з червоно-коричневих кристалів гідросульфіду амонію та мають вищу температуру. Ці структури є областями низхідних потоків. Зони і пояси мають різну швидкість руху в напрямку обертання Юпітера.

Супутники Юпітера можна розділити на декілька груп. Внутрішні супутники обертаються майже круговими орбітами, що практично лежать у площині екватора планети. Чотири найближчих до планети супутника Адрастея, Метида, Амальтея і Теба діаметром від 40 до 270 км перебувають на відстані 1-3 радіусів Юпітера й наближаються до межі Роша. Чотири наступні — найбільші, розташовані на відстані від 6 до 26 радіусів Юпітера. Їх відкрито 1610 року майже одночасно Симоном Марієм та Галілеєм. Їх називають галілеєвими супутниками, хоча перші таблиці руху цих супутників Іо, Європи, Ганімеду і Каллісто склав Марій.

Зовнішня група складається з маленьких (діаметром від 10 до 180 км) супутників, що рухаються витягнутими й дуже нахиленими до екватора Юпітера орбітами. Чотири ближчі до Юпітера супутники Леда, Гімалія, Лісітея, Елара рухаються в напрямку обертання Юпітера, а чотири зовнішніх супутники Ананке, Карме, Пасіфе і Сінопе рухаються у зворотному напрямку.

За допомогою наземних телескопів нового покоління групою астрономів з Астрономічного інституту Гавайського університету було відкрито ще 47 супутників Юпітера: спочатку діаметром 4-10 км (наприкінці 2000-го року), потім — діаметром від 2 до 4 км (2001 рік).

За кількістю супутників Юпітер обігнав Сатурн 2011 року. Останні супутники були відкриті в липні 2018 року.