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  木星衛星的物理和軌道特性差異頗大。四顆伽利略衛星直徑超過3000公里,而木衛三甚至是太陽系中除了太陽和八大行星以外最大的天體。其餘衛星直徑都低於250公里,最小的只僅僅超過5公里。就算是伽利略衛星中最小的木衛二,也足足有其他衛星(不包括伽利略衛星)加起來的5000倍。軌道形狀的變化也極大:從近正圓到高離心率不等。另外,有的軌道方向和木星的自轉方向相反(逆行)。公轉週期也介乎7個小時(比木星自轉週期還短)到長達3年左右。

  人們認為木星的規則衛星形成於環行星盤——類似於原行星盤的氣體及固體碎片環。這些物質可能是一顆在木星曆史早期形成的、質量與伽利略衛星相約的衛星的殘餘物。  模擬顯示,環行星盤在任何時候都有著相對低的質量,每隔一段時間,從太陽星雲捕捉來的木星質量的一小部分就會經過環行星盤。然而,現有的衛星只需要木星質量百分之二的環行星盤質量便可解釋。這表示在木星的早期歷史中,可能經過了幾代與伽利略衛星質量相約的衛星。每一代衛星都因為環行星盤的阻力而漸漸墮入木星,而從捕捉來的太陽星雲碎片則再形成新一代的衛星。當今天這一代(可能為第五代)形成的時候,環行星盤已經稀薄到不能對衛星的軌道造成很大的影響。現在的伽利略衛星仍然受到影響,並正在靠近木星。只有木衛一、木衛二和木衛三受到軌道共振的保護。而木衛三較大的質量表示它會比木衛一和木衛二更快靠近木星。  人們認為,外圈的不規則衛星是被捕獲的路過的小行星。那時原衛星環的質量仍然足夠吸收小行星的動力並使其進入軌道。當中許多被突然的減速撕裂,有的之後被其他衛星撞散,從而形成今天我們見到的各個族群。

  第一個聲稱觀測到木星衛星的人是中國天文學家甘德於公元前364年。但兩千年之後1609年由伽利略·伽利萊作出的發現才是被世界公認肯定的。1610年三月,他以一具30倍放大率望遠鏡觀測到了四顆大型伽利略衛星:木衛三、木衛四、木衛一和木衛二。直到1892年愛德華·愛默生·巴納德才發現木衛五。旅行者號於1979年到達木星的時候,已經有13顆衛星被發現。木衛十八於1975年發現,但由於缺乏觀測資料而丟失了,直到2000年才尋回。1979年,發現者號任務發現了3顆新的內圈衛星:木衛十六、木衛十五和木衛十四。  之後二十年都沒有新發現的衛星,但1999年十月和2003年二月期間,研究者們使用敏感的地面感應器發現了32顆。它們都是小型衛星,大多有著長、高離心率、逆行的軌道,直徑平均為,其最大者也只有。相信這些衛星都是捕捉來的小行星或彗星,並有可能是某星體的碎片。可是我們真正對他們的認識還是很少。其後人們又發現了14顆衛星,但還未被確認。觀測到的木星衛星數目達到63顆。截至2008年,這個數目在太陽系各行星中居冠,然而額外可能存在著小衛星。在2018年7月,卡內基科學研究所在追蹤第九行星時意外發現多12顆衛星,觀測到的木星衛星數量增加至79個。

  木星的伽利略衛星在1610年發現後不久便由西門·馬裡烏斯命名為艾奧(木衛一)、歐羅巴(木衛二)、蓋尼米德(木衛三)和卡利斯托(木衛四)。20世紀之前,這些名稱並不受歡迎,取而代之的為“木衛一”、“木衛二”,或“木星的第一顆衛星”等諸如此類的稱號。這些名稱要到20世紀才被廣泛使用,而其餘新發現的衛星則仍待命名,並稱以其羅馬數字編號V(5)至XII(12)。1892年發現的木衛五,被法國天文學家佛林馬利安首度稱為阿曼爾提亞,非官方,但很流行。  直到1970年代,天文文學都直接使用衛星的羅馬數字編號。1975年,國際天文聯合會(IAU)為木衛五至十三起名,併為日後發現的衛星提供正式的命名程式。規則是:新發現衛星的名稱須為神祇朱庇特(宙斯)的愛人和喜歡的人。而自2004年,命名規則擴大到以上人物的後代。木衛三十四之後的衛星都以朱庇特或宙斯的女兒命名。  有些小行星和木星衛星有相同的名稱:小行星9、小行星38、小行星52、小行星85、小行星113和小行星239。國際天文聯合會將兩顆小行星(小行星1036和小行星204)永久改名以避免衝突。

  

  分作兩群:

  木星的不規則衛星基本上是較小的天體,並擁有較遠、傾角較大的的軌道。它們聚整合群,各群內的衛星均有相似的物理資料(半長軸、軌道傾角和離心率)和成分。相信有一部分是較大的小天體被木星吸引過來的小行星撞擊碎裂形成的。這些衛星群以其最大成員命名。它們的鑑別並不明確,以下列出較典型的衛星群:

  以下為木星衛星列表,預設以軌道順序排列。質量足夠大而能坍縮成近球體的衛星以粗體列出。底色為白色的為內圈衛星,紫色為伽利略衛星,淺灰為順行衛星,深灰為逆行衛星。
木星擁有79顆已確認的天然衛星,是太陽系內擁有最大衛星系統的行星。當中最大的4顆,統稱伽利略衛星,由伽利略於1610年發現,這是首次(除了月球)發現不是圍繞太陽的天體。19世紀末起,越來越多更小型的木星衛星被發現,並命名為羅馬神話中的諸神之王朱庇特(或同等的宙斯)的各位情人、傾慕者和女兒。