Callisto
akresi yang panjang, pendinginan akan mengikuti akumulasi panas akibat tubrukan, peluruhan radioaktif, dan kontraksi, sehingga mencegah pencairan dan diferensiasi cepat. Skala waktu pembentukan Callisto berkisar antara 0.1 juta-10 juta tahun. Evolusi Callisto setelah akresi ditentukan oleh keseimbangan pemanasan radioaktif, pendinginan melalui konduksi panas di
dekat permukaan, dan konveksi subsolidus di dalam. Rincian konveksi subsolidus di es masih belum pasti. Konveksi tersebut terjadi ketika suhu mendekati titik lebur karena viskositas es bergantung kepada suhu. Konveksi subsolidus di benda ber-es merupakan proses yang lambat dengan laju pergerakan es 1 sentimeter per tahun. Namun, proses ini merupakan mekanisme pendinginan yang efektif
dalam jangka panjang. Kemudian, proses diduga berlangsung dalam "keadaan penutup stagnan", yaitu suatu keadaan ketika lapisan luar yang dingin dan keras mengonduksi panas tanpa konveksi, sementara es di bawahnya mengonveksi dalam keadaan subsolidus. Lapisan konduktif luar sesuai dengan litosfer yang dingin dan keras dengan ketebalan 100 km. Keberadaannya
menjelaskan kurangnya aktivitas endogenik di permukaan Callisto. Konveksi di bagian dalam Callisto mungkin berlapis akibat tekanan tinggi yang menyebabkan es ada dalam fase kristalin yang berbeda dari es I di permukaan hingga es VII di pusat. Konveksi subsolidus awal di dalam Callisto mungkin mencegah pencairan es berskala besar dan diferensiasi yang
seharusnya membentuk inti berbatu dan mantel ber-es. Akibatnya, pemisahan dan diferensiasi sebagian berlangsung selama miliaran tahun dan mungkin masih berlanjut hingga kini.
Berdasarkan pemahaman evolusi Callisto yang ada saat ini, kemungkinan ada samudra di dalam Callisto. Hal ini terkait dengan titik lebur es fase I yang aneh karena menurun seiring dengan meningkatnya tekanan, hingga mencapai suhu 251 K pada tekanan 2070 bar (207 MPa). Dalam semua model Callisto, suhu di lapisan sedalam 100 hingga 200 km mendekati atau sedikit melebihi titik lebur ini.
Keberadaan amonia dalam jumlah kecil pun (sekitar 1-2% berat) dapat mempertahankan bentuk cair samudra tersebut karena amonia menurunkan titik lebur.
Walaupun Callisto mirip dengan Ganymede, sejarah geologis Callisto jauh lebih sederhana. Permukaan Callisto tampaknya dibentuk oleh tubrukan dan gaya eksogenik lainnya. Tidak seperti Ganymede, bukti tidak menunjukkan berlangsungnya aktivitas tektonika lempeng di Callisto. Penjelasan yang diajukan adalah perbedaan keadaan pembentukan, pemanasan pasang surut yang
lebih besar di Ganymede, dan tubrukan yang lebih banyak menimpa Ganymede selama Pengeboman Berat Akhir. Sejarah geologi Callisto yang relatif sederhana merupakan acuan bagi ilmuwan untuk membandingkannya dengan objek lain yang lebih aktif dan kompleks.
Seperti Europa dan Ganymede, terdapat gagasan bahwa kehidupan luar bumi mungkin ada di samudra bergaram di bawah permukaan Callisto. Namun, kondisi agar kehidupan dapat muncul tidak lebih baik daripada di Europa. Alasan utamanya adalah kurangnya kontak dengan materi berbatu dan fluks panas dari dalam Callisto. Ilmuwan Torrence Johnson mengungkapkan hal berikut ketika membandingkan kemungkinan kehidupan di Callisto bila dibandingkan dengan satelit Galileo lainnya:
Berdasarkan pertimbangan di atas dan pengamatan ilmiah lain, di antara satelit-satelit Galileo lain Europa dianggap sebagai tempat yang paling mungkin untuk mendukung kehidupan mikrobial.
"Pioneer 10" dan "Pioneer 11" yang mencapai Yupiter pada awal tahun 1970-an tidak banyak memperoleh pengetahuan baru tentang Callisto bila dibandingkan dengan pengamatan yang dilakukan dari Bumi. Terobosan baru terjadi ketika "Voyager 1" dan "2" melewati Callisto pada tahun 1979-1980. Kedua wahana tersebut mengambil citra permukaan Callisto dengan resolusi 1-2 km, dan mengukur suhu,
massa, dan bentuk satelit tersebut. Penjelajahan ronde kedua berlangsung dari tahun 1994 hingga 2003 ketika wahana "Galileo" mendekati Callisto (pada tahun 2001 hingga mencapai 138 km di atas permukaan). Wahana pengorbit "Galileo" melakukan pencitraan seluruh permukaan Callisto dan mengirimkan beberapa gambar dengan resolusi hingga 15 meter. Pada tahun 2000, wahana "Cassini" yang sedang menuju ke
Saturnus mengirimkan spektra inframerah satelit-satelit Galileo, termasuk Callisto. Pada Februari-Maret 2007, "New Horizons" yang sedang menuju Pluto mengirimkan gambar dan spektra baru Callisto.
Misi ke Yupiter selanjutnya adalah Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) yang direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2022 oleh European Space Agency (ESA). Misi tersebut rencananya juga akan mendekati Callisto.
Europa Jupiter System Mission (EJSM) yang merupakan program gabungan NASA/ESA direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2020 untuk menjelajahi satelit-satelit Yupiter. Pada Februari 2009, ESA/NASA mengumumkan akan memprioritaskan misi ini daripada Titan Saturn System Mission. Sayangnya, kontribusi ESA di misi tersebut masih harus bersaing dengan proyek-proyek ESA lain dalam memperoleh dana. EJSM terdiri dari Jupiter Europa Orbiter
yang dipimpin oleh NASA, Jupiter Ganymede Orbiter yang dipimpin oleh ESA, dan kemungkinan Jupiter Magnetospheric Orbiter yang dipimpin oleh JAXA.
Pada tahun 2003, NASA melakukan penelitian konseptual yang disebut Human Outer Planets Exploration (HOPE) dengan maksud untuk menyelidiki kemungkinan penjelajahan manusia di Tata Surya Luar. Salah satu tempat yang dipertimbangkan adalah Callisto.
Penelitian tersebut mengusulkan pendirian pangkalan di permukaan Callisto yang akan menghasilkan bahan bakar untuk penjelajahan Tata Surya lebih lanjut. Keunggulan dari pembangunan pangkalan di Callisto meliputi radiasi yang rendah (karena jaraknya yang jauh dari Yupiter) dan kestabilan geologis. Pangkalan tersebut dapat memfasilitasi penjelajahan Europa atau menjadi tempat pemberhentian untuk wahana yang akan pergi ke tempat yang lebih jauh dengan memanfaatkan bantuan gravitasi dari Yupiter.
Laporan NASA pada Desember 2003 meyakini bahwa misi berawak ke Callisto mungkin akan dilakukan pada tahun 2040-an.