華楓明白與不少外太陽係的衛星不同，木衛一與類地行星有不少相似的地方，其表層由矽酸鹽熔岩所構成，根據伽利略號所觀測的數據中，它的內核可能由硫化鐵所組成，其半徑估計最少有900公裏。
人們以前一直認為，木衛一表麵定擁有不少環形山。可是從旅行者1號於1979年傳迴地球的照片中，木衛一表麵的環形山並不多，並非如人們所想，這是因為其火山活動使它的地形不斷改變。
於是，人們便把它不斷更新的表麵看成是“年輕”的，因為這些地形是新近形成；相反，月球表麵滿布隕石坑，並保留了數十億年，人們便把月球的表麵看成是“年老”的。
除了火山外，木衛一其他的景觀，僅有一些普通的山脈、溶化硫湖泊、深度達數百公裏的破火山口，以及長達數百公裏的低黏度液體在流動，可能是液態硫或是矽酸鹽。此外，木衛一的硫磺及其化合物擁有多種不同的顏色，形成了它獨特多變的外觀。
科學家從兩艘旅行者號傳迴的多張照片作出分析，相信木衛一表麵的熔岩流，主要由融化了的硫化物所組成。
但是從地麵的紅外線研究結果中，測得木衛一熱點的溫度可高達2000k，比硫的沸點還要高出1300k，因此有指這些熔岩不太可能是硫，木衛一的整體平均溫度為130k，比熱點溫度低得多，而最新的理論也指出那些熔岩流是由矽酸鹽組成。根據哈勃太空望遠鏡的觀測結果，這些物質可能富含金屬元素鈉，在不同地方也可能含有不同的物質。
木衛一大氣層極端稀薄，隻有地球大氣壓力的十億分之一，主要的成分是二氧化硫，氯化鈉、一氧化硫及氧也有少許。
其他伽利略衛星均擁有固態水，木衛一所含的水卻極少，人們認為是早期的木星溫度很高，其熱力可以蒸發木衛一上的水，但其他大型衛星的水則不足以蒸發。
它所有活動所需要的能量可能來自於它與木衛二、木衛三及木星之間的交互引
潮力。這三顆衛星的共動關係固定，木衛一的公轉周期是木衛二的一半，後者是木衛三的一半。雖然木衛一就像地球的衛星月球一般，隻用固定的一麵朝向其主星，由於木衛二與木衛三的作用使它有一點點不穩定。它使木衛一扭動、彎曲，大約有100米長，並在複原扭曲的循環中產生能量。
木衛一同樣切割木星的磁場線，生成電流。對於引潮力而言由此產生的能量不多，但電流的功率仍有1兆瓦特。它也剝去了一些木衛一的物質，並在木星周圍產生強烈的凸起狀輻射。在凸出麵中脫離的粒子部分地造成了木星的巨大磁層。
艾奧比地球的衛星月球略大一些，它的平均半徑是1,821.3公裏（比月球大約5%），質量是8.9319x10公斤（大約比月球多21%）。它的形狀略為橢球，而它最長的軸是指向木星的。在伽利略衛星中，艾奧的質量和體積都比蓋尼米德和卡裏斯托小，但比歐羅巴大。
主要由矽酸鹽岩石和鐵組成，艾奧在外太陽係的衛星中比其他的衛星都更接近類地行星的結構主體，其它的主要由碎冰和矽酸鹽混合組成。艾奧的密度為3.5275g/cm是太陽係的衛星中密度最高的；明顯的比其他的伽利略衛星高，也比地球的月球要高。
根據旅行者號和伽利略號測量的衛星質量、半徑和四極引力係數（關於質量在內部如何分布的數值）建立的模型，建議它的內部和外部之間是有所不同的，富含矽酸鹽的外殼和內部的地幔，鐵或硫化鐵－富含在核心，金屬核心的質量大約占了艾奧質量的20%。依據核心中硫的含量，如果完全由鐵組成，核心的半徑在350至650公裏（220至400英裏）之間；如果由鐵和硫混和組成，核心的半徑則在550至900公裏（310至560英裏）。伽利略號的磁強計沒有測出艾奧內部的磁場，所以認為核心沒有對流。
模型也建議艾奧內部的組成，地幔至少有75%由富含鎂的礦物橄欖石組成，並且有大量類似於l球粒隕石和ll球粒隕石的隕石，並且有更高的鐵含量（相較於地球的衛星月球的矽，但仍比火星低）要維持在艾奧上觀察到的熱流，10-20%的地幔也許是溶解的，但觀察到高溫的火山作用地區，也許有更高的被熔解比例。由於廣泛的火山作用，艾奧的岩石圈主要由硫磺和玄武岩組成，它的厚度至少有12公裏（7英裏），但不會超過40公裏（25英裏）。
不同於地球和月球，艾奧內部的熱源主要來自潮汐散逸而不是放射性同位素的衰變，這是艾奧的軌道與歐羅巴和蓋尼米德共振的結果。這樣的熱化與木星和艾奧的距離、軌道的離心率、它的內部構造和物理狀態有關。它和歐羅巴與蓋尼米德的拉普拉斯共振，維係了艾奧的離心率並且防止了它因潮汐散逸而使軌道變圓。
軌道共振也幫助艾奧維持到木星的距離，否則木星湧起的潮汐將導致艾奧的軌道成螺旋形的逐漸由外向內的朝母行星接近。艾奧的潮汐隆起在軌道上的近木點和遠木點的時刻之間有著100米（330英尺）的垂直變化。
由於這種潮汐拉扯在艾奧的內部產生了摩擦或是潮汐散逸，如果沒有軌道共振，這些將使得艾奧的軌道變得更圓；在艾奧的內部創造更大的潮汐加熱，使這顆衛星內部更多的地幔和核心被熔化。如此產生的能量大於放射性衰變的200倍，這些熱量以火山活動的形式被釋放出來，造成在觀測上看見的高熱流（全球總量：0.6至1.6x10瓦）。它的軌道模型認為艾奧內部的潮汐加熱會隨著時間而改變，並且目前的熱流也不是長時間平均的代表。
基於他們對月球、火星和水星等古老表麵的經驗，科學家預期在旅行者1號傳迴的第地一張艾奧的影像上將看見許多的撞擊坑。橫跨在表麵的撞擊坑密度可以提供艾奧的年齡，但是，他們很驚訝的發現在表麵幾乎全無撞擊坑，取而代之的是光滑的平原，和在表麵有著各式各樣大小的火山口和火山的熔岩流。
與是各地地被觀測過的點來比較，艾奧的表麵有著五顏六色的來自不同的硫磺組成的材料（比較起來艾奧的前導半球有著腐敗的橘子或是披薩的顏色）。缺乏撞擊坑表示艾奧的表麵是很年輕的，像是地球的表麵；火山口被它們製造的連綿不絕的火山物質掩埋掉。在旅行者1號短暫的觀察下，證實了這個壯觀的情景，至少有9座活火山存在著。
艾奧五顏六色的表麵是它廣泛的火山作用導致各種各樣材料的結果，這些材料包含矽酸鹽（例如直輝石類）、硫磺和二氧化硫二氧化硫的霜橫跨並普遍的存在於艾奧表麵，形成白色或灰色材料組成的廣大區域。散布在中緯度和極區的硫磺，經常受到輻射的破壞，造成穩定的8鏈硫磺被破壞。這種輻射的破壞使得艾奧的極區呈現紅褐色。
爆發的火山，經常產生傘形的流束，將表麵塗裝上硫磺和矽酸鹽的材料。流束在艾奧表麵的沉積物會依據流束內硫磺和二氧化硫數量的不同而呈現白色或紅色。通常，從包含大量s2的火山形成的流束，會導致紅色的扇形沉積，或是在極端的例子中，形成大的（高度達到450公裏（280英裏）的主要事例中）紅色環。
一個流束形成紅色圓環沉積的明顯例子是裴蕾火山，這個紅色的沉積主要是硫磺（通常是3或4鏈的硫磺分子）、二氧化硫、或者還有cl2so2。形成在矽酸鹽熔岩邊緣的流束（通過熔岩和先前已經沉積的硫磺和二氧化硫）會造成灰色或白色的沉積。
由艾奧的結構圖和高密度，認為艾奧沒有或是隻有少量的水，雖然偵測到含冰屑或含水礦物的小礦穴，最著名的是在季禧霸山（gishbarmons）的西北側。水的缺乏可以歸咎於木星在早期有足夠的熱，在太陽係的演化過程中將在艾奧附近的揮發性物質，像水，都蒸發掉了，但熱不足以影響更遠處的地方。
由艾奧的軌道離心率引發的潮汐熱迫使這顆衛星成為太陽係中火山最活躍的天體，有數百座火山中心和四處流竄的熔岩流。當發生主要的噴發時，主要成分是玄武岩的矽酸鹽與富含鐵鎂質或超鐵鎂質岩石的熔岩流長度十倍於平時，可以長達數百公裏。
做為這些活動的副產品，硫磺、二氧化流和矽酸鹽碎屑等物質（像是灰燼），可以被吹送到500公裏（310英裏）的高空中，形成巨大的扇形流束，為周圍的地型提供了紅色、黑色和白色等采繪的材料，並且提供了廣泛的材料補充艾奧大氣層和木星廣大磁層的物質。
艾奧的表麵有許多由沉積物構成，被稱為火山口的點，火山口一般都有高聳的牆壁和一定數量的平坦表麵。這些特征類似地球上的破火山口；如果他們是如同地球上的表兄弟一樣，是經由崩塌導致一些熔岩管的形成，但這些仍都是未知的。
有一種假說認為這些特點可已經由發掘火山形成的岩層，和被疊加進入或排除在岩層上的材料來鑒識。不同於地球和火星的特征，這些沉積物沒有在盾狀火山中心的尖峰，並且更為巨大，它們的平均直徑是41公裏（25英裏），最大的洛基火山口直徑達到202公裏（126英裏）。無論形成的機製是如何，許多火山口的型態學和分布狀態建議這些特征是受到結構上的控製，或者至少有一半與山或斷層有關。
這些特征通常是火山爆發的特征，可能是熔岩流橫越過火山口內的平原，像是2001年季禧霸山的噴發，或是熔岩湖的形成。在艾奧的熔岩湖有一個會持續翻轉的熔岩外殼，像是裴蕾火山，或是有著翻轉情節的外殼，像是洛基火山口。
人們以前一直認為，木衛一表麵定擁有不少環形山。可是從旅行者1號於1979年傳迴地球的照片中，木衛一表麵的環形山並不多，並非如人們所想，這是因為其火山活動使它的地形不斷改變。
於是，人們便把它不斷更新的表麵看成是“年輕”的，因為這些地形是新近形成；相反，月球表麵滿布隕石坑，並保留了數十億年，人們便把月球的表麵看成是“年老”的。
除了火山外，木衛一其他的景觀，僅有一些普通的山脈、溶化硫湖泊、深度達數百公裏的破火山口，以及長達數百公裏的低黏度液體在流動，可能是液態硫或是矽酸鹽。此外，木衛一的硫磺及其化合物擁有多種不同的顏色，形成了它獨特多變的外觀。
科學家從兩艘旅行者號傳迴的多張照片作出分析，相信木衛一表麵的熔岩流，主要由融化了的硫化物所組成。
但是從地麵的紅外線研究結果中，測得木衛一熱點的溫度可高達2000k，比硫的沸點還要高出1300k，因此有指這些熔岩不太可能是硫，木衛一的整體平均溫度為130k，比熱點溫度低得多，而最新的理論也指出那些熔岩流是由矽酸鹽組成。根據哈勃太空望遠鏡的觀測結果，這些物質可能富含金屬元素鈉，在不同地方也可能含有不同的物質。
木衛一大氣層極端稀薄，隻有地球大氣壓力的十億分之一，主要的成分是二氧化硫，氯化鈉、一氧化硫及氧也有少許。
其他伽利略衛星均擁有固態水，木衛一所含的水卻極少，人們認為是早期的木星溫度很高，其熱力可以蒸發木衛一上的水，但其他大型衛星的水則不足以蒸發。
它所有活動所需要的能量可能來自於它與木衛二、木衛三及木星之間的交互引
潮力。這三顆衛星的共動關係固定，木衛一的公轉周期是木衛二的一半，後者是木衛三的一半。雖然木衛一就像地球的衛星月球一般，隻用固定的一麵朝向其主星，由於木衛二與木衛三的作用使它有一點點不穩定。它使木衛一扭動、彎曲，大約有100米長，並在複原扭曲的循環中產生能量。
木衛一同樣切割木星的磁場線，生成電流。對於引潮力而言由此產生的能量不多，但電流的功率仍有1兆瓦特。它也剝去了一些木衛一的物質，並在木星周圍產生強烈的凸起狀輻射。在凸出麵中脫離的粒子部分地造成了木星的巨大磁層。
艾奧比地球的衛星月球略大一些，它的平均半徑是1,821.3公裏（比月球大約5%），質量是8.9319x10公斤（大約比月球多21%）。它的形狀略為橢球，而它最長的軸是指向木星的。在伽利略衛星中，艾奧的質量和體積都比蓋尼米德和卡裏斯托小，但比歐羅巴大。
主要由矽酸鹽岩石和鐵組成，艾奧在外太陽係的衛星中比其他的衛星都更接近類地行星的結構主體，其它的主要由碎冰和矽酸鹽混合組成。艾奧的密度為3.5275g/cm是太陽係的衛星中密度最高的；明顯的比其他的伽利略衛星高，也比地球的月球要高。
根據旅行者號和伽利略號測量的衛星質量、半徑和四極引力係數（關於質量在內部如何分布的數值）建立的模型，建議它的內部和外部之間是有所不同的，富含矽酸鹽的外殼和內部的地幔，鐵或硫化鐵－富含在核心，金屬核心的質量大約占了艾奧質量的20%。依據核心中硫的含量，如果完全由鐵組成，核心的半徑在350至650公裏（220至400英裏）之間；如果由鐵和硫混和組成，核心的半徑則在550至900公裏（310至560英裏）。伽利略號的磁強計沒有測出艾奧內部的磁場，所以認為核心沒有對流。
模型也建議艾奧內部的組成，地幔至少有75%由富含鎂的礦物橄欖石組成，並且有大量類似於l球粒隕石和ll球粒隕石的隕石，並且有更高的鐵含量（相較於地球的衛星月球的矽，但仍比火星低）要維持在艾奧上觀察到的熱流，10-20%的地幔也許是溶解的，但觀察到高溫的火山作用地區，也許有更高的被熔解比例。由於廣泛的火山作用，艾奧的岩石圈主要由硫磺和玄武岩組成，它的厚度至少有12公裏（7英裏），但不會超過40公裏（25英裏）。
不同於地球和月球，艾奧內部的熱源主要來自潮汐散逸而不是放射性同位素的衰變，這是艾奧的軌道與歐羅巴和蓋尼米德共振的結果。這樣的熱化與木星和艾奧的距離、軌道的離心率、它的內部構造和物理狀態有關。它和歐羅巴與蓋尼米德的拉普拉斯共振，維係了艾奧的離心率並且防止了它因潮汐散逸而使軌道變圓。
軌道共振也幫助艾奧維持到木星的距離，否則木星湧起的潮汐將導致艾奧的軌道成螺旋形的逐漸由外向內的朝母行星接近。艾奧的潮汐隆起在軌道上的近木點和遠木點的時刻之間有著100米（330英尺）的垂直變化。
由於這種潮汐拉扯在艾奧的內部產生了摩擦或是潮汐散逸，如果沒有軌道共振，這些將使得艾奧的軌道變得更圓；在艾奧的內部創造更大的潮汐加熱，使這顆衛星內部更多的地幔和核心被熔化。如此產生的能量大於放射性衰變的200倍，這些熱量以火山活動的形式被釋放出來，造成在觀測上看見的高熱流（全球總量：0.6至1.6x10瓦）。它的軌道模型認為艾奧內部的潮汐加熱會隨著時間而改變，並且目前的熱流也不是長時間平均的代表。
基於他們對月球、火星和水星等古老表麵的經驗，科學家預期在旅行者1號傳迴的第地一張艾奧的影像上將看見許多的撞擊坑。橫跨在表麵的撞擊坑密度可以提供艾奧的年齡，但是，他們很驚訝的發現在表麵幾乎全無撞擊坑，取而代之的是光滑的平原，和在表麵有著各式各樣大小的火山口和火山的熔岩流。
與是各地地被觀測過的點來比較，艾奧的表麵有著五顏六色的來自不同的硫磺組成的材料（比較起來艾奧的前導半球有著腐敗的橘子或是披薩的顏色）。缺乏撞擊坑表示艾奧的表麵是很年輕的，像是地球的表麵；火山口被它們製造的連綿不絕的火山物質掩埋掉。在旅行者1號短暫的觀察下，證實了這個壯觀的情景，至少有9座活火山存在著。
艾奧五顏六色的表麵是它廣泛的火山作用導致各種各樣材料的結果，這些材料包含矽酸鹽（例如直輝石類）、硫磺和二氧化硫二氧化硫的霜橫跨並普遍的存在於艾奧表麵，形成白色或灰色材料組成的廣大區域。散布在中緯度和極區的硫磺，經常受到輻射的破壞，造成穩定的8鏈硫磺被破壞。這種輻射的破壞使得艾奧的極區呈現紅褐色。
爆發的火山，經常產生傘形的流束，將表麵塗裝上硫磺和矽酸鹽的材料。流束在艾奧表麵的沉積物會依據流束內硫磺和二氧化硫數量的不同而呈現白色或紅色。通常，從包含大量s2的火山形成的流束，會導致紅色的扇形沉積，或是在極端的例子中，形成大的（高度達到450公裏（280英裏）的主要事例中）紅色環。
一個流束形成紅色圓環沉積的明顯例子是裴蕾火山，這個紅色的沉積主要是硫磺（通常是3或4鏈的硫磺分子）、二氧化硫、或者還有cl2so2。形成在矽酸鹽熔岩邊緣的流束（通過熔岩和先前已經沉積的硫磺和二氧化硫）會造成灰色或白色的沉積。
由艾奧的結構圖和高密度，認為艾奧沒有或是隻有少量的水，雖然偵測到含冰屑或含水礦物的小礦穴，最著名的是在季禧霸山（gishbarmons）的西北側。水的缺乏可以歸咎於木星在早期有足夠的熱，在太陽係的演化過程中將在艾奧附近的揮發性物質，像水，都蒸發掉了，但熱不足以影響更遠處的地方。
由艾奧的軌道離心率引發的潮汐熱迫使這顆衛星成為太陽係中火山最活躍的天體，有數百座火山中心和四處流竄的熔岩流。當發生主要的噴發時，主要成分是玄武岩的矽酸鹽與富含鐵鎂質或超鐵鎂質岩石的熔岩流長度十倍於平時，可以長達數百公裏。
做為這些活動的副產品，硫磺、二氧化流和矽酸鹽碎屑等物質（像是灰燼），可以被吹送到500公裏（310英裏）的高空中，形成巨大的扇形流束，為周圍的地型提供了紅色、黑色和白色等采繪的材料，並且提供了廣泛的材料補充艾奧大氣層和木星廣大磁層的物質。
艾奧的表麵有許多由沉積物構成，被稱為火山口的點，火山口一般都有高聳的牆壁和一定數量的平坦表麵。這些特征類似地球上的破火山口；如果他們是如同地球上的表兄弟一樣，是經由崩塌導致一些熔岩管的形成，但這些仍都是未知的。
有一種假說認為這些特點可已經由發掘火山形成的岩層，和被疊加進入或排除在岩層上的材料來鑒識。不同於地球和火星的特征，這些沉積物沒有在盾狀火山中心的尖峰，並且更為巨大，它們的平均直徑是41公裏（25英裏），最大的洛基火山口直徑達到202公裏（126英裏）。無論形成的機製是如何，許多火山口的型態學和分布狀態建議這些特征是受到結構上的控製，或者至少有一半與山或斷層有關。
這些特征通常是火山爆發的特征，可能是熔岩流橫越過火山口內的平原，像是2001年季禧霸山的噴發，或是熔岩湖的形成。在艾奧的熔岩湖有一個會持續翻轉的熔岩外殼，像是裴蕾火山，或是有著翻轉情節的外殼，像是洛基火山口。