Giove possiede un elevato numero di satelliti naturali, attualmente quantificato in 67, che lo rendono il pianeta con il più grande corteo di satelliti con orbite ragionevolmente sicure del sistema solare. I maggiori, i satelliti medicei (o galileiani), sono stati scoperti nel 1610 da Galileo Galilei e furono i primi oggetti individuati in orbita ad un oggetto che non fosse la Terra o il Sole. Dalla fine del XIX secolo sono state scoperte decine di lune di dimensioni minori, che hanno ricevuto i nomi di amanti, conquiste o figlie di Zeus (l'equivalente greco di Giove).
Otto dei satelliti di Giove sono definiti satelliti regolari, le restanti lune sono annoverate tra i satelliti irregolari. Il numero preciso di satelliti non sarà mai quantificato esattamente, perché i frammenti ghiacciati che compongono i suoi anelli possono tecnicamente essere considerati tali; inoltre, a tutt'oggi, l'Unione Astronomica Internazionale non ha voluto porre con precisione una linea arbitraria di distinzione tra satelliti minori e grandi frammenti ghiacciati.
In ogni caso è certo che le prime osservazioni registrate dei satelliti di Giove furono quelle che Galileo Galilei compì tra il 1609 e il marzo 1610, che gli permisero di individuare i quattro satelliti medicei (Io, Europa, Ganimede e Callisto) con il suo cannocchiale. Non furono scoperti altri satelliti sino a quando Edward Emerson Barnard osservò Amaltea nel 1892. Grazie anche all'aiuto dell'astrofotografia, nel corso del XX secolo si susseguirono rapidamente numerose scoperte. Imalia fu scoperta nel 1904, Elara nel 1905, Pasifae nel 1908, Sinope nel 1914, Lisitea e Carme nel 1938, Ananke nel 1951, e Leda nel 1974. Sino a quando le sonde Voyager raggiunsero il sistema di Giove, nel 1979, il numero di satelliti del gigante gassoso si era quindi stabilito sulle 13 unità; nel 1975 fu scoperto un quattordicesimo satellite, Temisto, ma, a causa della quantità di dati disponibili ancora insufficiente, i suoi parametri orbitali non poterono essere ricavati e la sua scoperta non venne ufficializzata sino al 2000. Le missioni Voyager permisero di scoprire altre tre lune, poste internamente rispetto ai satelliti galileiani e strettamente correlate col sistema di anelli del pianeta: Metis, Adrastea e Tebe. Fino al 1999 si riteneva così che il sistema di Giove fosse composto da soli 16 satelliti. Per due decenni non furono scoperti altri satelliti, ma tra l'ottobre 1999 e il febbraio 2003 i ricercatori riuscirono ad individuare, mediante strumentazioni dalla Terra molto sensibili, altre 32 lune.
Si ritiene che tutti questi piccoli satelliti siano in realtà dei corpi di origine asteroidale o addirittura cometaria, probabilmente anche frammenti di corpi originariamente ben più grandi, catturati dall'immane gravità del pianeta. In seguito sono stati scoperti, ma non ancora confermati, altri 18 satelliti che hanno portato a 67 il numero delle lune osservate; non si esclude però l'esistenza di altri satelliti, ancora inosservati, in orbita attorno al pianeta.
