Mjerenja gravitacionog polja ukazuju na postojanje značajne koncentracije stjenovitog i ledenog materijala u Jupiterovoj unutrašnjosti, vjerovatno jezgre mase 10 do 15 puta veće od Zemlje. Pritisak u unutrašnjosti Jupitera dostiže više desetaka miliona bara.
Na moguću kameno-ledenu jezgru nastavlja se debeli sloj metalnogvodika. Naime, pri pritisku od oko 2 × 1011 Pa, hidrogen prelazi u metalno tekuće stanje. To je stanje pri kojem su molekule hidrogena tako gusto složene da pojedine atome susjedna molekula privlači jednako kao i atom partner u istoj molekuli. Posljedica toga je razbijanje molekula. Pored toga događa se da i elektrone u ljuskama privlače susjedne jezgre, pa dolazi do ionizacije (odvajanja elektrona od jezgri). Vodik postaje vrlo vodljiv (slično metalima), pa se zato ovo stanje zove metalni tekući vodik. Ovaj sloj vjerovatno sadrži i primjesehelija i raznog leda. Postojanje metalnog vodika je dokazano u laboratorijima na Zemlji 1996. godine.
Na sloj metalnog vodika se u blagom prelazu nastavlja sloj vodika i helija u molekularnom obliku koji iz tekućeg stanja (dublji slojevi) prelazi u plinovito (bliže površini). Atmosfera koju vidimo je samo vanjski dio ovog sloja. Ovaj sloj sadrži i manje količinevode,ugljik-dioksida,metana i drugih jednostavnih spojeva.
Jupiter je po sastavu 90% hidrogen i 10% helij (po masenom udjelu), sa tragovima vode, metana iamonijaka. Taj sastav približno odgovara i sastavu prvobitnog oblaka od kojeg je i nastao Sunčev sistem.
Jupiterova unutrašnjost je vrlo vruća, temperature u središtu su čak 20.000 K, pa Jupiter 1,5 puta više energije zrači u svemir nego što je prima od Sunca. Ravnotežna temperatura (ona koju bi imao da ga grije samo Sunce) za Jupiter iznosi 140 K, ali je stvarna temperatura njegovih vanjskih dijelova približno 160 K. To se objašnjava Kelvin-Helmholtzovim mehanizmom (potencijalna energija gravitacijskog polja sažimanjem prelazi u unutarnju energiju). Za opaženu količinu energije bi bilo dovoljno da se Jupiter sažme za 1 mm godišnje.
Postoji neopravdano mišljenje da Jupiteru nedostaje samo malo mase da bi postaozvijezda. Iako velik, Jupiter je po dimenzijama vrlo daleko od zvijezda ili smeđih patuljaka. Trebala bi mu 80 puta veća masa da u njegovom središtu započnu nuklearne reakcije.
Godine 1955. otkrivena je radio-emisija s Jupitera, što je upućivalo na jako magnetsko polje. Jako magnetsko polje Jupitera posljedica je debelog sloja metalnog vodika i brze rotacije. Magnetska os priklonjena je za 11° prema osi rotacije.
U atmosferi, ono iznosi oko 10−3 T (4000 puta jače od Zemljinog). Jupiterovo magnetsko polje je oko 100 puta veće od Zemljinog. Proteže se nekoliko miliona kilometara u smjeru Sunca i čak oko 650 miliona km u suprotnom pravcu, te doseže i do Saturnove putanje. Magnetsko polje stvara jake struje visoko-energetskih čestica koje su 10 puta jače od onih uVan Allenovim pojasima.
Ono obuhvata i putanje Jupiterovih satelita, pa se time djelomično objašnjava velika vulkanska aktivnost naIju. Između Jupitera i Ioa izmjerena je električna struja jakosti 5 miliona ampera (5 MA). Naelektrizirane čestice ubrzane do vrlo velikih brzina udaraju u Iovu površinu i izbijaju atome s površine. Izbijeni atomi čine Iov Torus, veliki prstenasti oblak električki nabijenih čestica oko Iove putanje.
Jupiterovo magnetsko polje uzrokuje i polarnu svjetlost.
.svg)
