Den mycket stora Array (VLA) spårade förekomsten av ammoniak i gasjätten för att studera cirkulationssystemen under de synliga molntopparna.
För sådana drag som planetens stora röda fläck - en enorm storm som har rasat i minst 400 år - kan forskarna se något av dess rötter.
Observationerna går många tiotals kilometer in i atmosfären.
"Det som verkligen hetsar upp mig är precis den detaljnivå vi ser", sade lagmedlemmen Michael Wong från University of California, Berkeley.
"I våra kartor kan du se olika zoner, turbulenta funktioner, virvlar - även den stora röda fläcken.
"Allt detta har möjliggjorts genom en uppgradering till VLA och en ny teknik som utvecklats av en av våra medarbetare", berättade han för BBC News.
Karl G Jansky Very Large Array ligger i öknen New Mexico, nära staden Socorro.
Som namnet antyder är det multi-antenna teleskop.
Uppgraderingen Dr Wong hänvisar till har gjort anläggningen till ett mycket känsligare verktyg för att studera radioutsläpp från objekt i rymden.
Och den nya tekniken han nämner motverkar den smutskastning effekt du normalt skulle förvänta dig att få om du tog en lång exponering av en snabbt roterande kropp (Jupiters "dag" varar bara 10 timmar).
Resultatet är ett underbart detaljerat intryck av vad som händer under den omedelbara ytan av de många bandade vädersystem som rasar över toppen av planetens atmosfär.
Teamet tittar på glöden av ammoniak eftersom det är en spårare för det dynamiska flödet i planetens gaser, som domineras av väte och helium. På jorden kan du göra något liknande genom att använda vatten som spårämne.
"Vi ser den faktiska glöden av själva ammoniaken, och variationen i djup är korrelerad med ljusstyrka," förklarade Dr Wong.
"Det djupaste vi kan se i detta dataset är ungefär 12 bar - 12 gånger jordens atmosfärtryck."
Ammoniakplommon observeras stiga upp i vågor. Teamet skriver i tidskriften Science att ammoniaken i dessa plym kommer så småningom kondensera ut på högre höjder, och kan förklara ammoniak ismoln som upptäcktes av Galileo rymdfarkosten på 1990-talet.
"Allt sagt, det finns en mängd information om strukturen av Jupiters atmosfär i dessa nya VLA bilder," sade Imke de Pater, huvudförfattaren på Science papper.
"Vi hoppas kunna lösa ett antal olösta frågor med dessa och framtida studier med hjälp av liknande tekniker." Prof de Pater vill prova liknande observationer på gasjättarna Saturnus och Uranus.
Forskningen är ett trevligt förspel till nästa sond som ska besöka Jupiter: den amerikanska rymdorganisationen satellit Juno anländer till den enorma planeten den 4 juli.
Dess fjärranalysinstrument syftar till att karakterisera planetens hela inre struktur, ända ner till dess steniga kärna - om den verkligen har en sådan.
Jonathan.Amos-INTERNET@bbc.co.uk och följ mig på Twitter: @BBCAmos
Amerikanska astronomer har lyckats kika djupt in i Jupiters atmosfär med hjälp av ett radioteleskop på jorden.