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”。