História objavu a pozorovaní left|Erupcia sopky Tvashtar ako ju zachytila sonda New Horizons. Materiál bol vyvrhnutý až do výšky nad povrch mesiaca. Mesiac bol objavený 7. januára 1610 Galileom počas pohybu spolu s ďalšími troma telesami, o ktorých sa pôvodne domnieval, že ide o hviezdy. Keď sa ale začali pohybovať inak ako predpokladal, svoj názor prehodnotil. Tento objav publikoval v marci 1610 v diele Sidereus nuncius . Simon Marius publikoval podobné výsledky svojho pozorovania roku 1614 v Mundus Jovialis , kde uvádzal, že objavil mesiac jeden týždeň pred Galileom a to už na konci roka 1609. Galileo o Mauriusovom objave pochyboval a jeho prácu označil za plagiát. Vzhľadom na to, že dielo Galilea bolo publikované skôr, sa objav pripisuje jemu. Nasledujúce dve a pol storočia zostával Io pre astronómov iba bodom s jasnosťou 5. magnitúdy. V 17. storočí námorníci používali mesiace objavené Galileom pre určovanie presnej zemepisnej dĺžky. Objav týchto mesiacov podporil všeobecné prijatie Kopernikovho heliocentrického modelu slnečnej sústavy, pomohol vývoju Keplerových pohybových zákonov a umožnil prvé merania rýchlosti svetla, keď bolo možné odmerať čas, ktorý svetlo potrebuje na prekonanie vzdialenosti medzi Zemou a Jupiterom. Na vysvetlenie rezonančných obežných dráh Io, Európy a Ganymeda vytvoril Laplace matematickú teóriu založenú na údajoch Domenica Cassiniho a ďalších. Neskôr sa ukázalo, že táto rezonancia má významný vplyv na geológiu spomínaných telies. Rozvoj optickej astronómie na konci 19. a začiatku 20. storočia umožnil astronómom zlepšiť pozorovania a rozlišovať veľké útvary na povrchu mesiaca. V roku 90. rokoch 19. storočia Edward E. Barnard ako prvý pozoroval a opísal rozdiely v jase polárnych a rovníkových oblastí Io. Následne správne určil, že tieto rozdiely sú spôsobené rôznym albedom a rozdielnymi farbami oboch regiónov. Jeho súčasník William Henry Pickering navrhoval iné vysvetlenie, a to, že Io má vajíčkový tvar, alebo že ide o dve telesá. Neskoršie pozorovania potvrdili, že polárne oblasti majú hnedú a rovníkové žlto-bielu farbu. V druhej polovici 20. storočia prišli poznatky poukazujúce na nezvyčajný charakter mesiaca. Podľa spektroskopického pozorovania na povrchu Io nie je vodný ľad, ktorý sa zvyčajne nachádza u ostatných podobných telies v okolí, a na ktorých bol aj pozorovaný. Rovnaké pozorovanie ukázalo, že povrch je tvorený prevažne soľami sodíka a síry. Radioteleskopické pozorovania Io odhalili vplyv na magnetosféru Jupitera, ktorý sa prejavuje emisiami decimetrových vĺn s periódou zodpovedajúcou obežnej dobe Io. Sondy Pioneer 10 a 11 Prvými sondami, ktoré preleteli okolo mesiaca, boli sondy Pioneer 10 (3. decembra 1973) a Pioneer 11 (2. decembra 1974). Rádiové pozorovanie pomohlo určiť hmotnosť Io a jej porovnaním s veľkosťou mesiaca vedci zistili, že Io má najväčšiu hustotu zo 4 Galileových mesiacov a teda bude zložený pravdepodobne zo silikátových hornín a nie vodného ľadu. Sondy Pioneer taktiež odhalili prítomnosť tenkej atmosféry okolo Io a intenzívne radiačné pásy v blízkosti obežnej dráhy mesiaca. Kamera na palube sondy Pioneer 11 vyhotovila kvalitné fotografie len severnej oblasti. Detailnejšie snímky mala podľa plánu zaobstarať sonda Pioneer 10, ale tie boli stratené vplyvom vysokej radiácie v okolí mesiaca. Voyager 1 a 2 Súbor:Ra Patera Voyager.jpg| thumb | right | Mozaika snímok sondy Voyager 1 oblasti lávového prúdu Ra Patera Keď v roku 1979 preletela okolo Io dvojica sond Voyager 1 a Voyager 2, ich vyspelejšia zobrazovacia technika umožnila získať oveľa podrobnejší obraz povrchu. Voyager 1 preletel okolo Io 5. marca 1979 vo vzdialenosti . Snímky, ktoré zaslal na Zem, ukázali krajinu mnohých farieb bez prítomnosti väčších impaktných kráterov. Detailné zábery zobrazovali mladé útvary zvláštnych tvarov, hlboké depresie, hory vyššie ako Mount Everest a telesá pripomínajúce lávové prúdy známe zo Zeme. Krátko po prelete si navigačná inžinierka Linda A. Morabitová všimla tmavý oblak vychádzajúci z povrchu na jednom zo záberov. Analýza ďalších snímok objavila deväť takýchto mračien rozptýlených po celej ploche mesiaca, ktoré dokazovali, že Io je vulkanicky aktívnom telesom. Tento záver potvrdil predchádzajúcu štúdiu napísanú Stanom J. Pealeom, Patrickom Cassenom a R.T. Reynoldsom publikovanú pred cestou sondy Voyager 1. Autori štúdie predpovedali a spočítali, že vnútorné jadro Io musí získavať ohromné množstvo tepla vplyvom slapového pôsobenia Jupitera a obežnej rezonancie s Európou a Ganymedom. Údaje z preletu taktiež odhalili dominantné zastúpenie síry a zmrznutého oxidu siričitého na povrchu planéty a podobné zloženie tenkej atmosféry mesiaca. Za mesiacom bol súčasne pozorovaný torus. Voyager 2 preletel okolo Io 9. júla vo vzdialenosti . Nešlo o taký tesný prelet ako v prípade sesterskej sondy, ale porovnávacia analýza urobených snímok ukázala niekoľko zmien na povrchu, ku ktorým došlo v priebehu iba piatich mesiacov medzi preletom oboch sond. Osem z deviatich sopečných mračien pozorovaných pri prvom prelete bolo v čase druhého preletu stále na pôvodnom mieste a sopky boli teda stále aktívne. Medzi preletom sond ukončila sopečnú činnosť iba sopka Pele. Umelecká predstava preletu sondy Galileo okolo mesiaca Io s Jupiterom v pozadí Sonda Galileo Sonda Galileo doletela k Jupiteru v roku 1995 po šesťročnej ceste od Zeme v snahe pokračovať v prieskume sústavy Jupitera tam, kde skončili sondy Voyager 1 a 2. Keďže je mesiac Io umiestnený do oblasti jedného z najsilnejších radiačných pásov Jupitera, sonda nad ním nemohla vykonávať pravidelné nízke prelety. Aj tak však uskutočnila jeden tesný prelet pred navedením na dvojročnú primárnu dráhu. Hoci počas preletu zo 7. decembra 1995 nevznikli žiadne snímky, podarilo sa potvrdiť existenciu veľkého železného jadra mesiaca podobného tomu, aké majú terestrické planéty vnútornej časti slnečnej sústavy. Aj keď sonda nevykonávala priame prelety nad mesiacom a mala technické ťažkosti, ktoré neumožňovali odoslať všetky údaje, podarilo sa získať množstvo dát, ktoré rozšírili poznatky o Io a podpísali sa pod významné objavy. Sonda pozorovala erupciu sopky Pillan Patera a potvrdila, že vyvrhovaný materiál je zložený prevažne z kremičitej magmy mafického a ultramafického zloženia s obsahom síry a oxidu siričitého hrajúceho rovnakú úlohu ako voda a oxid uhličitý na Zemi. Vzdialené snímkovanie Io ukázalo veľké množstvo aktívnych sopiek na povrchu, značné množstvo vrchov s rôznou morfológiou a niekoľko významných zmien oblastí zaznamenaných sondami Voyager či dokonca aj oblastí vyfotografovanými sondou Galileo dávnejšie. Misia sondy bola dvakrát predĺžená (1997 a 2000). Počas týchto predĺžení preletela sonda okolo Io trikrát, a to v druhej polovici 1999 a na začiatku roka 2000, a potom ešte trikrát na konci roku 2001 a na začiatku 2002. Prelety pomohli zmapovať rozsah vulkanickej aktivity, vylúčiť existenciu magnetického poľa mesiaca a zmapovať sopky a pohoria. V decembri 2000 preletela okolo Jupitera sonda Cassini-Huygens na svojej ceste k Saturnu a vykonala spoločné pozorovanie mesiaca, ktoré odhalilo nový chochol v atmosfére v oblasti Tvashtar Paterae a polárnu žiaru okolo Io. Následné pozorovania 300 px|Zmeny povrchových útvarov za osem rokov medzi pozorovaniami sondou Galileo a New Horizons Po plánovanom navedení sondy Galileo do atmosféry Jupitera a jej zániku sa v septembri 2003 uskutočnilo ďalšie pozorovania mesiaca prostredníctvom výkonných pozemských ďalekohľadov. Použitie adaptívnej optiky z teleskopu Keck na Havaji a Hubbleovho teleskopu umožnilo sledovať aktívne prejavy vulkanizmu. Tieto nové pozorovania vedcom umožnili sledovať sopky na Io bez nutnosti vyslať do systému ďalšiu sondu. Ani čoraz dokonalejšie pozemské prístroje však dobre nedovidia na póly Io. New Horizons 28. februára 2007 preletela systémom Jupitera sonda New Horizons na svojej ceste k Plutu a Kuiperovmu pásu. Počas preletu prebehli pozorovania Io. Snímky ukázali veľké sopečné mračná v oblasti Tvashtar, čo bolo prvé detailné pozorovanie obrovských erupcií porovnateľných s mračnami okolo Pele v roku 1979. Sonda súčasne pozorovala mračná okolo Girru Patera v počiatočnom štádiu erupcií a niekoľko ďalších, ktoré sa už objavili v čase misie sondy Galileo. Juno V auguste 2011 odštartovala americká sonda Juno, ktorá využíva infračervený spektrometer JIRA. Sonda Juno pozoruje Io na ultrafialových, optických aj infračervených vlnových dĺžkach. Vďaka tým posledným mapuje toky tepla z povrchu mesiaca, aby sme tak porozumeli, aká je vnútorná stavba Io. Sonda Juno by okolo mesiaca io mala preletieť celkove 11-krát. Dva z týchto preletov vykonaných v rokoch 2023 a 2024 spoločne skrátia obežnú dráhu sondy. Budúce misie Vznikol návrh misie kozmickej sondy, ktorá by mesiac mapovala nepretržite a zodpovedala na otázku jeho vnútorného zloženia. Táto misia IVO (Io Volcano Observer) je však zatiaľ len v štádiu plánov. Ak vzlietne, nie pred rokom 2029.