Sammensetningen av atmosfæren ligner sammensetningen til planeten som helhet. Den er den atmosfæren som er mest helhetlig forstått blant alle gasskjempene. Den ble observert direkte av atmosfæresonden til Galileo som gikk inn i den jovianske atmosfæren 7. desember 1995. Andre kilder til informasjon har vært Infrared Space Observatory (ISO), banesonden Cassini og jordbaserte observasjoner.