Khi tàu Voyager 1 và 2 bay qua các hành tinh khí khổng lồ trong khoảng từ 1979 đến 1989, chúng đã khẳng định những hành tinh này rất giống nhau: tất cả đều cấu thành chủ yếu từ hydro và heli, với tỷ lệ trọng lượng khoảng 4:1. (Hỗn hợp hydro và heli cũng chính là thành phần cơ bản của Mặt Trời và hầu hết vũ trụ. Nó hình thành cách đây khoảng 14 tỷ năm, khi 1/4 lượng hydro nguyên thủy tổng hợp lại thành heli vào thời điểm xảy ra Big Bang.)
Lịch sử các hành tinh khí khổng lồ cũng tương đồng với nhau. Như đã đề cập, giới khoa học đặt giả thuyết rằng cách đây 4,5 tỷ năm, toàn bộ các hành tinh trong Hệ Mặt Trời đều là những lõi đá nhỏ, cô đặc từ đĩa hydro và bụi bao quanh Mặt Trời. Các lõi vòng trong trở thành Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa. Lõi của các hành tinh nằm xa Mặt Trời hơn chứa băng, vốn có rất nhiều ở khoảng cách đó, và đá. Băng đóng vai trò như keo dán, nên lõi chứa băng sẽ phát triển hơn gấp mười lần so với lõi chỉ chứa đá. Trọng lực của chúng mạnh lên đến mức hút vào hầu hết lượng hydro còn tồn trong mặt phẳng Hệ Mặt Trời sơ khai. Lõi càng lớn, lượng khí bị hút vào càng nhiều, cho đến khi chúng hút cạn lượng hydro xung quanh.
Kết cấu bên trong các hành tinh khí khổng lồ được cho là giống nhau. Nếu có thể cắt đôi chúng như cắt củ hành, ta sẽ thấy ở ngoài cùng là khí quyển dày. Chúng ta trông đợi ở bên dưới là đại dương hydro lỏng siêu lạnh. Có suy đoán rằng, dưới áp lực cực lớn, tâm của hành tinh sẽ chứa một lõi hydro rắn đặc và nhỏ.
Tất cả các hành tinh khí khổng lồ đều có các dải màu sặc sỡ bao quanh, tạo ra do các tạp chất trong khí quyển tương tác với chuyển động quay của hành tinh. Mỗi hành tinh đều có các cơn bão khổng lồ càn quét trên bề mặt. Sao Mộc có Vết Đỏ Lớn – cơn bão dường như luôn hiện diện và có kích thước lớn đến mức có thể chứa được vài hành tinh cỡ Trái Đất. Sao Hải Vương thì có các vệt tối lúc ẩn lúc hiện.
Tuy nhiên, chúng có khác biệt về kích thước. Lớn nhất là Sao Mộc, tiếng Anh là Jupiter, đặt theo tên vị thần tối cao trong thần thoại La Mã. Sao Mộc lớn đến mức trọng lượng của nó lớn hơn cả tổng trọng lượng các hành tinh còn lại trong Hệ Mặt Trời. Nó có thể dễ dàng chứa được 1.300 Trái Đất. Phần lớn những gì ta biết về Sao Mộc là nhờ tàu Galileo. Sau tám năm kiên trì bay quanh Sao Mộc, tàu được kết thúc sứ mạng bằng cách đâm xuống hành tinh này vào năm 2003. Nó tiếp tục truyền tín hiệu về Trái Đất sau khi đi vào khí quyển, cho đến khi bị trường trọng lực cực mạnh nghiền nát. Những mảnh vỡ của nó có lẽ đã chìm dưới đại dương hydro lỏng.
Xung quanh Sao Mộc là một dải bức xạ chết chóc rất lớn. Nó là nguyên nhân chính làm nhiễu sóng phát thanh và truyền hình. (Một phần nhỏ gây nhiễu sóng khác đến từ vụ Big Bang). Các phi hành gia đến gần Mộc Tinh cần được che chắn cẩn thận khỏi bức xạ. Và việc liên lạc ở đấy sẽ khó khăn do sóng nhiễu.
Một nguy cơ khác cần đề phòng là trường trọng lực mạnh mẽ của Sao Mộc: nó có thể bắt giữ hoặc khiến bất kỳ vật thể nào bay quá gần bắn vào không gian, kể cả các vệ tinh tự nhiên hay hành tinh. Nhưng khả năng đáng sợ này lại đem đến lợi ích cho chúng ta từ cách đây nhiều tỷ năm. Hệ Mặt Trời thuở sơ khai chứa đầy các mảnh vụn lớn liên tục rơi xuống Trái Đất. May mắn là trường trọng lực của Sao Mộc đã đóng vai trò như chiếc máy hút bụi, hút hoặc thổi chúng bay đi. Mô phỏng máy tính cho thấy, nếu Sao Mộc không tồn tại thì Trái Đất ngày nay sẽ vẫn phải hứng chịu các thiên thạch khổng lồ “oanh tạc” và sự sống sẽ không thể tồn tại được. Trong tương lai, khi tìm kiếm các Hệ Mặt Trời khác để khai phá, chúng ta nên tìm những hệ có một hành tinh giống như Sao Mộc, đủ lớn để dọn dẹp các mảnh vụn trong không gian.
Sự sống mà chúng ta biết khó lòng tồn tại trên các hành tinh khí khổng lồ. Không một hành tinh nào trong số chúng có bề mặt đủ rắn chắc để các sinh vật có thể tiến hóa. Chúng thiếu nước lỏng cùng các nguyên tố cần thiết để tạo ra hydrocacbon và các chất hữu cơ. Và vì nằm cách Mặt Trời hàng tỷ kilômét, nên chúng lạnh khủng khiếp.
