木星大氣和其它所有內行星的大氣完全不同；其主要成分是氫；大概佔3/4．剩餘的1/4可能被氦佔去半數，而另一半乃是氨、水和甲烷等氣體．不難想象，既然木星上含氫如此豐富，氫便極易和碳、氮與氧等元素相化合了．雲層頂部的溫度約為-227°F，這樣低的溫度會使氨和水大部分都凝為結晶，但甲烷依然呈氣態．還有少量呈氣態的氨，因為檢測到了氫分子的吸收譜線．甲烷和氫的吸收譜線也測到了．

木星區別於其它行星的重要標誌是其明暗不一的條帶．這些條帶至少有一部分是氨和甲烷的結晶構成的．這種條帶上還時常呈現出象紅、黃一類的色彩變幻．這可能是由於分子從雲層頂部底下浮出，流通一會兒便又沉沒下去的緣故．對右圖作一簡略的分析便可知道，雲層的顏色是變化的．事實上，僅一年多的時間顏色的差別就相當懸殊．在這些彩色變化的雲層中卻有一個始終如一的顯著特徵，這便是色呈暗紅的巨斑，它寬7000英里，長達30000英里，這個為人矚目的巨紅斑早在十七世紀的六十年代便已發現，自那時起其亮度與顏色雖然有些差別，但其基本輪廓卻無任何顯著的變化．經觀測發現．紅巨斑具有相對於周圍雲層的運動，速度甚至達到每天（地球的時間）8000莢裡．這表明，巨紅斑可能沒有依附在雲層下的任何固體表面之上．巨紅斑的性質目前完全是個未解之謎（巨紅斑之謎以被先鋒10號和先鋒11號的近距探測和拍照所揭開，現在可以斷定，它就是一個猛烈而長久的旋風）在木星大氣中還有一種白色的斑痕時常隱現．這種白色斑痕也有著相對於雲層的運動，但存在的壽命不長．它們大部就消失於條帶之中．