A atmosfera joviana não possui um limite interno, gradualmente transicionando em fluido no interior do planeta. De baixo para cima, as camadas atmosféricas são troposfera, estratosfera, termosfera, e exosfera. Cada camada possui seu gradiente de temperatura característicos. A camada mais baixa, a troposfera, possui um sistema complicado de nuvens, com camadas de amônia, hidrosulfeto de amônia, e água. As nuvens superiores de amônia são visíveis da superfície do planeta, e estão organizadas em um sistema de bandas paralelas ao equador, sendo limitadas por fortes correntes atmosféricas (ventos) conhecidas como jatos. As bandas alternam-se em cor: as bandas de cor mais escuras são chamadas de cinturões, enquanto as bandas de cor mais clara, de zonas. Zonas, que são mais frias que cinturões, correspondem às regiões nas quais o ar está movendo para cima, enquanto nos cinturões o ar está movendo em direção ao interior do planeta. Acredita-se que a cor das zonas seja o resultado de gelo de amônia; não se sabe ainda com certeza o mecanismo que dão aos cinturões suas cores típicas. A origem das bandas e dos jatos não é bem entendida, mas existem dois modelos. O modelo de sombra argumenta que tais bandas são fenômenos de superfície ocorrendo sobre um interior estável. No modelo profundo, as bandas e os jatos são apenas manifestações de superfície de circulação de hidrogênio molecular no interior do planeta, que é organizado em um número de ciclindros.

A atmosfera jupiteriana possui vários tipos de fenômenos ativos, incluindo instabilidades das bandas, vórtices (ciclones e anticiclones), tempestades e raios. Os vórtices são grandes ovais vermelhas, brancas ou marrons, sendo que os maiores são a Grande Mancha Vermelha e a Oval BA, ambas de cor vermelha, e, como a maioria dos vórtices de tamanho considerável, são anticiclônicos. Anticiclones tendem a ser brancos. Acredita-se que os vórtices sejam estruturas relativamente rasas com profundidade não excedendo várias centenas de quilômetros. Localizada no hemisfério sul jupiteriano, a Grande Mancha Vermelha é o maior vórtice do Sistema Solar, podendo abrigar várias Terras dentro de si, e já existe por pelo menos três séculos. A Oval BA, localizada ao sul da Grande Mancha, possui um terço do tamanho, e foi formada em 2000 através da fusão de três ovais brancas menores.