其他伽利略卫星均拥有固态水，木卫一所含的水却极少，人们认为是早期的木星温度很高，其热力可以蒸发木卫一上的水，但其他大型卫星的水则不足以蒸发。

它所有活动所需要的能量可能来自于它与木卫二、木卫三及木星之间的交互引

潮力。这三颗卫星的共动关系固定，木卫一的公转周期是木卫二的一半，后者是木卫三的一半。虽然木卫一就像地球的卫星月球一般，只用固定的一面朝向其主星，由于木卫二与木卫三的作用使它有一点点不稳定。它使木卫一扭动、弯曲，大约有100米长，并在复原扭曲的循环中产生能量。

木卫一同样切割木星的磁场线，生成电流。对于引潮力而言由此产生的能量不多，但电流的功率仍有1兆瓦特。它也剥去了一些木卫一的物质，并在木星周围产生强烈的凸起状辐射。在凸出面中脱离的粒子部分地造成了木星的巨大磁层。

艾奥比地球的卫星月球略大一些，它的平均半径是1,821.3公里（比月球大约5%），质量是8.9319×10公斤（大约比月球多21%）。它的形状略为椭球，而它最长的轴是指向木星的。在伽利略卫星中，艾奥的质量和体积都比盖尼米德和卡里斯托小，但比欧罗巴大。

主要由硅酸盐岩石和铁组成，艾奥在外太阳系的卫星中比其他的卫星都更接近类地行星的结构主体，其它的主要由碎冰和硅酸盐混合组成。艾奥的密度为3.5275g/cm是太阳系的卫星中密度最高的；明显的比其他的伽利略卫星高，也比地球的月球要高。

根据旅行者号和伽利略号测量的卫星质量、半径和四极引力系数（关于质量在内部如何分布的数值）建立的模型，建议它的内部和外部之间是有所不同的，富含硅酸盐的外壳和内部的地幔，铁或硫化铁－富含在核心，金属核心的质量大约占了艾奥质量的20%。依据核心中硫的含量，如果完全由铁组成，核心的半径在350至650公里（220至400英里）之间；如果由铁和硫混和组成，核心的半径则在550至900公里（310至560英里）。伽利略号的磁强计没有测出艾奥内部的磁场，所以认为核心没有对流。