理论模型显示如果木星的质量比现今更大，而不是318个地球质量，它将会继续收缩 。质量上的些许改变，不会让木星的半径有明显的变化，大约要在500地球质量（1.6MJup）才会有明显的改变 。尽管随着质量的增加，内部会因为压力的增加而缩小体积 。结果是，木星被认为是一颗几乎达到了行星结构和演化史所能决定的最大半径 。随着质量的增加，收缩的过程会继续下去，直到达到可察觉的恒星形成质量，大约是50MJup的高质量棕矮星 。
然而，需要75倍的木星质量才能使氢稳定的融合成为一颗恒星 。最小的红矮星，半径大约只是木星的30% 。尽管如此，木星仍然散发出更多的能量 。它接受来自太阳的能量，而内部产生的能量也几乎和接受自太阳的总能量相等 。这些额外的热量是由开尔文-亥姆霍兹机制通过收缩产生的 。这个过程造成木星每年缩小约2厘米 。当木星形成的时候，它比我们观测到的要略大一点 。
木星有一个石质的内核，由铁和硅组成 。向外是由岩石与氢的混合颗粒物组成，无明确的边界，在向外被一层含有少量氦，主要是氢元素的液态金属氢包覆着 。内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态氢的形式存在 。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在，木星内部就是这种环境（土星也是）液态金属氢由离子化的质子与电子组成 。在木星内部的温度压强下氢气是液态的，而非气态，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源，木星的磁场强度大约10高斯，比地球大10倍 。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰 。木星还是天空中已知的最强的射电源之一 。[6]
木星内部的温度和压力，由于开尔文-亥姆霍兹机制稳定地朝向核心增加 。在压力为10帕的“表面”，温度大约是340K（67℃；152℉） 。在氢相变的区域——温度达到临界点——氢成为金属，相变温度是10000K（9700℃；17500℉），压力为200GPa 。在核心边界的温度估计为36000K（35700℃；64300℉），同时内部的压力大约是3000～4500GPa 。
木星有着太阳系内最大的行星大气层，跨越的高度超过5000km（3107mi） 。由于木星没有固体的表面，它的大气层基础通常被认为是大气压力等于1MPa（10bar），或十倍于地球表面压力之处 。
木星的大气组成中，按分子数量来看，81%是氢，18%是氦，按质量则分别是75%和24% 。只有约1%左右的其他气体，其中包括甲烷、水蒸气、氨气等 。这与太阳系的前身——原始太阳星云的组成相近，但木星中较重元素的比例却比原始太阳星云多数倍 。同为气体行星的土星也是类似的组成，但天王星及海王星中的氢和氦就少得多 。由于木星有较强的内部能源，致使其赤道与两极温差不大，不超过3℃，因此木星上南北风很小，主要是东西风，最大风速达130～150米/秒 。木星大气中充满了稠密活跃的云系 。各种颜色的云层像波浪一样在激烈翻腾着 。在木星大气中还观测到有闪电和雷暴 。由于木星的快速自转，因此能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹其中的亮带是向上运动的区域，暗纹则是较低和较暗的云 。
木星表面有红、褐、白等五彩缤纷的条纹图案，可以推测木星大气中的风向是平行于赤道方向，因区域的不同而交互吹着西风及东风，是木星大气的一项明显特征 。大气中含有极微的甲烷、乙炔之类的有机成分，而且有打雷现象生成有机物的概率相当大 。
木星的大红斑位于南纬23°处，长2万公里，宽1.1万公里 。探测器发现，大红斑是一团激烈上升的气流，呈深褐色 。这个彩色的气旋以逆时针方向转动 。在大红斑中心部分有个小颗粒，是大红斑的核，其大小约几百公里 。这个核在周围的反时针漩涡运动中维持不动 。大红斑的寿命很长，可维持几百年或更久 。早在1665年，意大利天文学家卡西尼就发现了它 。大红斑的豔丽红色令人印象深刻，颜色似乎来自红磷 。
鹅蛋形物体的自转是逆时针方向，周期大约是六天 。大红斑的维度是24000至40000千米×12000至14000千米 。它的直径大到可以容得下2至3颗地球 。这个风暴的最大高度比周围的云层高出约8km（5mi） 。
风暴通常都发生在巨行星大气层的湍流内，木星也有白色和棕色的鹅蛋形风暴，但较小的那些风暴通常都不会被命名 。白色的鹅蛋倾向于包含大气层上层，相对较低温的云 。棕色鹅蛋形是较温暖和位于普通云层 。这种风暴持续的时间可以只有几个小时，也可以长达数个世纪 。
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