木卫三是太阳系最大的天然卫星，直径约5,268千米，甚至大于水星；但其质量较小，不能因此称为行星。伽利略·伽利雷和西门·马里乌斯在1610年前后确认了它与其他三颗大卫星。名称Ganymede取自希腊神话中的伽倪墨得斯，Jupiter III是传统卫星编号。
木卫三距木星中心平均约107万千米，约7.15日完成公转并以相同周期自转，始终以大致同一面对着木星。它与木卫一、木卫二构成1:2:4轨道共振，不过自身轨道偏心率很低。太阳光抵达木星系统约需43分钟，木卫三的表面温度和空间环境均受巨大日距与木星磁层影响。
表面可分为较暗、古老、撞击坑密集的区域，以及较明亮、沟槽和脊带丰富的较年轻地形。后者表明冰质地壳曾经历伸展、断裂和可能的构造更新。大量撞击坑横跨两类地形，但不同区域的坑密度差异记录了表面年龄与演化阶段；档案图不能替代任务地质图的定量颜色。
伽利略号在1996年发现木卫三拥有内禀磁场，使它成为目前唯一确认具有自身全球磁场的卫星。磁场在木星强大磁层内部形成一个嵌套磁层，并产生极区极光。极光带随木星磁场变化而摆动的幅度，又被哈勃用于限制内部导电盐水海洋的存在。
多种资料支持冰壳下存在盐水海洋，水量可能超过地球表面海洋总量。高压冰相、液态水和岩石层可能像多层结构一样交替排列，但具体层数和厚度来自内部模型，并非直接成像。海洋是否与岩石海底接触，将影响化学交换和潜在宜居性，目前仍不确定。
木卫三具有极稀薄的含氧外逸层，没有可供人呼吸的大气。先锋、旅行者、伽利略和朱诺任务先后获得近距离资料；ESA的木星冰月探测器JUICE计划把木卫三作为核心目标，并最终进入其轨道，研究磁场、内部、表面成分和可能海洋。任务结论仍需等待未来观测。
木卫三可用双筒镜或小望远镜作为木星旁的亮点观察，表面细节远超业余设备分辨能力。它“比水星大”仅指直径，不代表质量、密度或地质与水星相同。档案参数采用NASA与JPL长期基准；地下海洋厚度、磁场源区和地质活动年代仍受模型限制，应避免写成已直接进入海洋探测。