A atmosfera de Júpiter é constituida principalmente por hidrogénio (81%) e hélio (18%), uma constituição muito semelhante à das estrelas. Se Júpiter fosse entre 50 e 100 vezes mais massivo seria uma estrela e não um planeta. Do restante 1% da constituição fazem parte vestígios de metano, amónia, fósforo, vapor de água e hidrocarbonetos.

      São facilmente visíveis padrões alternados de bandas escuras e de zonas claras. As localizações e dimensões destas bandas e zonas varia gradualmente ao longo do tempo. Nestes locais existem tempestades que podem durar anos, uma delas, a grande mancha vermelha, existe há já alguns séculos, tendo sido observada pela primeira vez por Galileu. Esta mancha roda no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio com um período de seis dias, e como se situa no hemisfério sul trata-se de um sistema de altas pressões, aquilo a que na Terra chamamos de anti-ciclone.

      Em Júpiter existe cerca de uma dúzia de ventos dominantes, com velocidades que podem atingir 150 m/s no equador. Na Terra os ventos são provocados pela grande diferença de temperatura entre os pólos e o equador (cerca de 40º Celsius), mas os pólos e o equador jovianos estão à mesma temperatura (pelo menos no topo das nuvens).

      Supõe-se que a atmosfera de Júpiter possua três camadas de nuvens. No topo estão as nuvens de gelo de amónia, no meio as de cristais de "ammonium-hydrogen sulfide" e, na camada mais baixa, de gelo (de água) e talvez até água no estado líquido. As cores vivas das tempestades de Júpiter são provavelmente devidas à sua composição química. Apesar de não existir muito carbono na atmosfera, este combina-se facilmente com hidrogénio e pequenas quantidades de oxigénio para formar vários compostos orgânicos.       As cores laranja e castanha das nuvens de Júpiter podem ser devidas à presença destes compostos orgânicos, ou de enxofre e fósforo.

     A temperatura média de Júpiter é de -110 graus Celsius, pois apenas recebe 4% da luz do sol em relação ao planeta Terra.