Ganymedes er sammensatt av omtrent like mengder av silikatstein og vann i en fase av is. Månen er fullt differensiert med en jernrik flytende kjerne. Et saltvannshav antas å eksistere nær 200 km under overflaten, klemt mellom lag av is. Overflaten er sammensatt av to hovedtyper av terreng. Mørke regioner mettet med nedslagskratre er datert til fire milliarder år siden og dekker ca. en tredjedel av overflaten. Litt yngre, lysere regioner med avskjærende fordypninger og åsrygger dekker den resterende overflaten. Det lyse terrengets geologi skyldes trolig tektonisk aktivitet forårsaket av tidevannsoppvarming.