木星正在向其宇宙空间释放巨大能量。它所放出的能量是它所获得太阳能量的两倍。这说明木星释放能量的一半来自于它的内部。木星内部存在热源。有人认为它的热能可能是木星形成时,由引力势能转变而来,被液态氢大规模对流到表面上。太阳之所以不断放射出大量的光和热,是因为太阳内部时刻进行着核聚变反应,在核聚变过程中释放出大量的能量。木星是一个巨大的液态氢星球,本身已具备了无法比拟的天然核燃料,加之木星的中心温度已达到了28万K,具备了进行热核反应所需的高温条件。至于热核反应所需的高压条件,就木星的收缩速度和对太阳放出的能量及携能粒子的吸积特性来看,木星在经过几十亿年的演化之后,中心压可达到最初核反应时所需的压力水平。木星和太阳的成分十分相似,但是却没有像太阳那样燃烧起来,是因为它的质量太小。木星要成为像太阳那样的恒星,需要将质量增加80倍才行,根据天文学家的计算,只有质量大于太阳质量的7%,才能进行氘聚变反应,发出光和热。
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,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。
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。在氢相变的区域——温度达到临界点——氢成为金属,相变温度是K,压力为200Gpa。在核心边界的温度估计为K,同时内部的压力大约是3000~4500Gpa。
木星大气层的垂直温度变化与地球大气层相似,对流层的温度随着高度升高而降低,抵达对流层顶部其温度也达到最低值,对流层顶是对流层和平流层的交界处。在木星,对流层顶大约在可见的云层之上50公里,该处的气压是0.1巴,温度110K;在平流层,当转折至增温层时温度已上升至约200K,高度大约是320公里,压力为1微巴;在增温层,温度继续上升,大约在1,000公里处温度高达1000K,该处的压力大约为1纳巴。
由于大气层的底层界限无法确定,一般将压力为10巴之处,视为对流层的最低处,约位于压力为1巴之下约90公里处,温度大约是340K。在科学文献中,将大气压力为1巴之处作为高度为0的木星“表面”。