伽利略卫星（英文：Galilean moon），是木星的四个大型卫星，即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四的统称，因意大利天文学家伽利略·伽利莱(Galileo Galilei）于1610年首先用望远镜发现而得名。伽利略卫星是绕木星运行的最大、质量最大的天体，它们占据所有木星卫星总质量的99.999%，几乎相当于木星质量的1/5000。

伽利略卫星是首次发现地球卫星和太阳卫星之外的卫星。这四颗卫星被西蒙·马吕斯（Simon Marius）分别命名为艾奥（Io，木卫一）、木卫二（Europa，木卫二）、加尼美得（Ganymede，木卫三）和卡里斯托（Callisto，木卫四）。木卫一是太阳系中火山活动最活跃的天体，其火山活动活跃度甚至超过了地球。木卫二冰冻的地壳之下的液态水海洋可能含有生命成分。木卫三是太阳系中最大的卫星，甚至比水星和矮行星冥王星还要大，也是唯一已知拥有自己磁场的卫星。木卫四是太阳系中被石陨石破坏得最严重的天体。伽利略卫星的轨道都呈近圆形，轨道靠近木星赤道，运动方向也和木星的自转方向一致。其中木卫一、木卫二、木卫三的轨道周期比值为1: 2: 4。

四颗伽利略卫星的亮度都很高，可用肉眼观测到，也可观测到“卫星食”（eclipse of a satellite），即在地球上能看到木星掩卫星或者卫星凌木星。科学家先后通过“先驱者”10号和11号，“旅行者”1号和2号，伽利略号木星探测器、卡西尼号、新地平线号探测器、朱诺号木星探测器对伽利略卫星进行观测和探索。其中专门探测木星系统的伽利略号揭示了伽利略卫星的细节，包括木卫一的火山活动和木卫二、四的液态水海。2016 年，美国航空航天局 的“朱诺”号航天器抵达木星，这是第一架如此近距离观察的轨道飞行器。

公元前364年（中原地区战国时期）夏，中国天文学家甘德观测到木卫三，这比伽利略·伽利莱用望远镜发现木卫三早了1974年。当时，木星处于水瓶座的边线上。甘德撰有《岁星经》《天文星占》等书。其书虽早失传，但部分内容还存于唐朝《开元占经·第二十三卷》中，《岁星经》中描述木星说，“其状甚大有光，若有小赤星附于其侧，是谓同盟”。

1610年1月7日，意大利天文学家伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）通过望远镜观察木星时，发现它附近三颗位于同一条直线上的“恒星”，其中有两个同在一侧，还有一颗位于木星的另一侧。第二天晚上，这几颗星星依然可见，不过位置有些变动。1610年1月13日，伽利略·伽利莱发现了第四颗“恒星”。经过几周的观测，伽利略得出了结论——这四颗“恒星”其实是围绕木星旋转的卫星，这个发现曾帮助过尼古拉·哥白尼建立起了真实的太阳系模型。

德国贡岑豪森的天文学家马里乌斯（Simon Marius）声称早在伽利略之前，他就看到了木星卫星。按照他的说法，他在1609年12月就已经发现了这四颗卫星。

当人们开始发现卫星时，还没有给它们命名的系统。伽利略以其赞助人柯西莫·德·美第奇家族的名字将这四颗卫星集体命名为“木卫三”。他通过罗马数字I、Il、III和IV分别将它们区分开来，离木星越远数字越大。

1614年，西门· 马里乌斯提议以艾奥（lo）、木卫二（Europa）、加尼美得（Ganymed）和卡利斯托（Kallisto），来命名这四颗卫星。因为木星的名字是朱庇特（Jupiter），而朱庇特是罗马神话中的最高神，希腊人将其称为宙斯（Zeus）。艾奥、欧罗巴、加尼美得和卡利斯托，在神话传说中是朱庇特的四个情人。这些名字最终成为今天使用的官方认可的名称。出于对伽利略·伽利莱的尊敬，这四颗卫星被统称为“伽利略卫星”。

中国称这些卫星为木一（艾奥）、木卫二（木卫二）、木卫三（加尼美得）和木卫四（卡利斯托）。

《世界地质》1986年第四期发表了关于太阳系起源的讨论——初论巨量依次分离说，该文提出了关于卫星起源的假说。指出卫星是在行星产生时旋转运动过程中，从尾部分离甩出来的物质，经过波状旋转分离运动产生的。伽利略卫星作为木星的卫星，或许也遵守该假说的形成理论。但未有科研研究表明其形成过程。

2018年出版的《太阳系简史》中提出，根据计算机模拟表明，在太阳星云吸积气体的阶段，每个气态巨行星周围存在一个气体尘埃盘。在这些盘中，固态颗粒通过逐渐凝聚形成卫星，类似于太阳系行星的形成过程，但卫星的轨道周期远比行星的短。这些卫星可能在形成初期经历了潮汐作用和热量释放，导致部分卫星内部熔化和物质沉积。随着时间推移，气体尘埃盘稀薄化，固态物质比例增加，最终形成今天观测到的规则卫星。

根据这一理论，属于规则卫星的伽利略卫星，其形成可能发生在木星的环行星盘稀薄且冰凝结物质充足的末期阶段。在这个时期，木星环星盘固态物质随着时间累积，最终凝聚成了伽利略卫星。在伽利略卫星形成时，应存在一种自我调节过程，如果卫星发展到更大时，就会落入木星，与此同时，新卫星的形成过程重新开始。共振现象如皮埃尔-西蒙·拉普拉斯共振表明，伽利略卫星的轨道可能在形成后经历了调整，进入了共振位置，这可能是在木星环行星盘消失后，由于木星潮汐作用导致轨道扩张的结果。

伽利略卫星是截至到2023年年底绕木星运行的最大、质量最大的天体，它们属于木星卫星的主群，占所有木星卫星总质量的99.999%，约为木星质量的1/5000，因而在木星及其卫星系的形成中是很关键的。

木星卫星的物理和轨道特征差异很大。四个伽利略卫星的直径都超过3100km；最大的伽利略木卫三是太阳系中最大的卫星，甚至比水星和矮行星冥王星还要大。它们的偏心率均小于0.009，轨道形状为近乎完美的圆形。轨道周期为1.7627—16.69世界地球日不等。

木卫一呈球状，表面由岩石构成，被持续的火山爆发所散发的硫化物染成黄色和红色。潮汐力在木卫一内部产生了大量热量，使其大部分的地壳始终保持液态状态。木卫一的表面没有环形山，也没有陨石坑，因为火山活动不断重塑其地形，熔岩湖覆盖了撞击坑，液态岩石流如同洪水一样泛滥，使卫星表面显得光滑。二氧化硫是木卫一上稀薄大气的主要成分。它几乎没有水。美国航空航天局认为，木卫一上不太可能存在生命。

由于潮汐加热，木卫一是太阳系中火山活动最活跃的天体，其火山活动活跃度甚至超过了地球。“旅行者号探测器”发现了九个火山喷发羽状物，其中最大的一个高300千米，宽1000多千米。“旅行者1号探测器”探测到来自羽状物源的强烈红外辐射，证明了木卫一上的高温。之后，随着“伽利略号木星探测器”“新地平线号探测器”等的探测，记录了大约100个火山爆发的地点。国际天文学联合会用神话中的铁匠与火、雷、太阳、火山神和英雄的名字，给这些火山命名，如“普罗米修斯”是持续爆发的火山，“特瓦史塔”和“产灵”已爆发过几次。

火山口状地貌附近，有低反照率熔岩流，这些流通常呈细长的叶状特征，可长达300千米。熔岩流停止移动后，会被硫和二氧化硫霜 (这塑造了木卫一的颜色) 所覆盖。有些火山内部含有“熔岩湖”，因而是强烈的红外辐射源。有些火山通过火山喷口或裂缝释放出羽状物。美国航空航天局推测，这可能是由岩浆中气泡膨胀推动，这些气泡会粉碎岩浆碎片并将其推向天空。由于木卫一几乎没有大气，因此粒子会上升然后回到地面，形成特殊的火山喷发现象，即探测器观测到的羽状物。木卫一的喷发每秒释放大约1吨的氧和硫，这些物质在与木星磁场相互作用下形成等离子体环绕木卫一轨道。

木卫二的表面由高反照率的冰组成，在接近表面 (冰层)的地方是固态的，在深处是液态的，形成了一个全球性的海洋。木卫二陨击坑较少，表面上布满大量的山脊和沟脊，以及冰层裂缝，呈现出类似“一团线球”的外观。长长的线形裂缝通常只有大约半英里到一英里宽（1—2公里宽），但可以在木卫二的表面延伸数千公里。 这些山脊主要位于裂缝打开后又闭合的地方，形成高达数百米的冰脊。裂缝的开合与木卫二环绕木星的周期有关，每85小时重复一次，导致新的裂缝和山脊不断形成。一些特别大的山脊被含有杂质（如硫酸镁和其他盐）的变色冰环绕。线球地形在有些区域被破坏分解，形成一种被科学界称为“破碎地貌”的地形。这些破碎地貌由带有线球纹理的漂浮物和复杂纹理的低洼表面组成。在“混沌区域”中，漂浮物和基质相互交错，有些区域漂浮物沉没或融化，新形成的山脊和沟脊最终覆盖旧地形。冰盖可能厚达几十千米或仅几千米，厚度的差异影响了融化和裂缝形成的过程。科学界推测，木卫二地形变化的热量可能来源于木卫二岩石内部的潮汐加热或海底火山喷发传递到地面的热量。

美国航空航天局推测，木卫二的冰壳厚度约为10到15英里（15到25公里），漂浮在深达40到100英里（60到150公里）的海洋上，这是一个咸水全球海洋。因此，尽管木卫二直径仅为地球的四分之一，其海洋可能含有比地球全球海洋多两倍的水量。木卫二的海洋被科学界认为是太阳系中寻找地球之外生命最有希望的地方之一。

木卫二具有稀薄的大气层，主要成分为氧气。天体生物学家，即研究宇宙中生命起源、演化和未来的科学家们相信，木卫二拥有丰富的水资源和形成生命需要的基本化学元素，包括碳、氢、氮、氧、磷和硫。木卫二表面受到木星辐射的轰击，这使生命无法在卫星表面生存，但同时这种辐射可能为地表下的海洋制造养料。潮汐加热使得木卫二地壳形成大量热液喷口，类似于地球深海的热液喷口生态系统。这些喷口可能孕育着以化学合成为能源的微生物，以及以其为食的更大型生物，这种生态系统不依赖太阳能光合作用。这些生物可能适应了木卫二其他环境，如潮汐裂缝，这些裂缝在开启时提供水和可能的阳光，适合生命定居，而在闭合时则可能保存生命化石。

木卫三比水星还大，是太阳系最大卫星。它表面呈黄色。据“旅行者”探测，它表面呈现各种各样的地形，有明暗不同的地貌，有很多陨击坑，有横向错开的断层、线状地形、互相平行的山脊和深沟。天文学家推测，木卫三上可能发生过类似于地球板块运动的活动。木卫三表面有稀薄的含氧气的大气层。

木卫三地表的主要成分是冰，其地表也就是冰壳的顶部，表面没有可见的破碎地貌的痕迹，科学界据此推测，它表面的冰壳还没有薄到足以融化。木卫三表面的环形山密度高，显示出其古老性质，推测其地表年龄可能超过30亿年，远远大于木卫二的地表年龄（不超过5000万年）。

科学家在20世纪70年代首次提出了木卫三存在地下海洋的设想，而后1996年，伽利略号木星探测器探测器在木卫三发现了磁场，这一发现使木卫三地下海洋的存在得到了证实。因为磁场的存在表明木卫三的表面存在矿物盐，这意味着其内部曾有液态水向外喷发。同时，美国航空航天局通过哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写：哈勃空间望远镜）也观测到很多木卫三地下咸水海洋存在的证据。据估计，木卫三地下海洋大约位于150km厚的地壳之下（地壳的主要成份是冰），含水量预计比地球表面所有水都多，其深度预计约有100km，是地球海洋深度的10倍以上。木卫三表面的冰是普通类型的冰，被称为冰I，但在更深的地方，计算出的压力足以将其压缩成冰Ⅲ，然后是冰V，最后是冰VI。 根据计算机模拟出的结果显示，每个冰层下面都有一个液体层，形成一个多层三明治般的外观。如果这些液态层存在，它们很可能是强度非常高的盐水，含有从岩石内部溶解出来的盐，使它们在由纯水构成的冰无法融化的低温下保持液态。

木卫四的表面被大量陨击坑所覆盖，比木卫三的表面还要密集，这些陨击坑甚至抹平了表面上的裂缝。由于撞击坑仍然可见，美国航空航天局的科学家认为这颗卫星几乎没有地质活动——没有活火山或地壳板块的移动来侵蚀陨石坑。木卫四看起来像是布满明亮白色斑点，科学家认为这些斑点是覆盖水冰的陨石坑的山峰。木卫四有一层非常稀薄的大气层，含有二氧化碳、氧气和氢气。

木卫四表面的地质年龄十分古老，它同时也是太阳系中遭受过最猛烈轰击的天体之一，其撞击坑密度已经接近于饱和：任何新的撞击坑均可能覆盖于旧的撞击坑之上。木卫四上的大型地质构造为撞击坑平原、较明亮的平原、明亮而平缓的平原以及由多环机构和撞击坑组成的多类地形单元。

撞击坑平原的构成物质是冰体和岩石的混合物，为古老岩石圈的典型代表。较明亮的平原中存在着明亮的撞击坑、被称为变余结构的古老撞击坑的残迹和多环结构的中央部分，科学家们猜测这种地形是由冰质撞击坑沉积而成。明亮而平缓的平原覆盖的区域较小、常出现于沃尔哈拉撞击坑和阿斯嘉德撞击坑的山脊和槽沟地带中，撞击坑平原中的孤立斑点地带也属于这种地形。

木卫四上最大的撞击地形是多环盆地。其中有两个规模巨大，而沃尔哈拉撞击坑则是其中最大的，它明亮的中央地带直径达到了600km，其环状结构向外延展了1800km之远。位列第二的多环结构是阿斯嘉德撞击坑，直径大约为1600km。为什么有这么多的多环结构呢，科学家推测认为，多环结构的产生，可能是撞击事件发生之后处在柔软或流动物质一如海洋之上的岩石圈产生的同心环状的断裂。撞击坑链则是一长串链状呈直线分布于星体表面的撞击坑，它们可能是木卫四被过于接近木星而受到引力潮汐作用解体的天体撞击之后形成的，也可能是遭受小角度撞击后产生的。

1990年代伽利略号航天器收集的数据表明，木卫四可能在其冰冷表面下拥有一层咸水海洋。更近期的研究显示，这层海洋可能比之前预想的更深，或者根本不存在。木卫四内部的海洋是由其感应磁场推断出来的。它对木卫四的表面没有明显的影，所以如果存在海洋，其位置一定比木卫二的海洋更深。这个海洋可能与木卫四的岩石相互作用，为生命提供潜在栖息地。

伽利略卫星与其他4颗离木星更近、体积更小的卫星的轨道都呈近圆形，它们的轨道靠近木星赤道，运动方向也和木星的自转方向一致。由于它们的轨道排列非常规则，所以天文学家将它们称为规则卫星。木星的其他卫星则位于离它更远的地方，轨道也远没有上面提到的规则。这些不规则卫星的轨道都非常扁长和倾斜，而且大部分都是逆行轨道 (运动方向和木星的自转方向相反)。

多个规则卫星的轨道之间会形成共振，而其中最著名的就是拉普拉斯共振，即木卫一、木卫二、木卫三的轨道周期比值为1: 2: 4。也就是说木卫三绕木星运行一周的时间，木卫二则恰好围绕木星运行两周，同时木卫一刚好围绕木星运行四周。受这种轨道共振的影响，木卫一、木卫二与木卫三在轨道上相互给彼此引力的牵引，使它们的运行轨迹都没法形成圆形，共振迫使他们的轨道有小幅度的偏心并形成椭圆。这种共振并非偶然发生，而是因为卫星在形成后经历了轨道变化而进入这些共振位置。这种变化可能发生于卫星形成时或后来由于环行星盘的影响。

这种共振现象导致这些卫星受到木星引力潮汐作用的影响。潮汐作用产生的摩擦热使得这些卫星内部产生热量，尤其是最靠近木星的木卫一温度最高，因此成为太阳系中火山活动最活跃的天体之一。在木卫二，潮汐加热导致冰冻地壳下的液态水海洋的存在，而在木卫三，它有助于维持深层的液态水存在。

木卫四的轨道在四颗伽利略卫星中距离木星最远，约为188万km（是木星半径71398km的26.3倍）。木卫四并不像内层的三颗伽利略卫星（木卫一、木卫二和木卫三）那般处于轨道共振状态，所以并不存在明显的潮汐热效应。

木卫一、木卫二和木卫三的核心富含铁，被岩石包围。木卫二、木卫三和木卫四的外层是冰，内部的深色层是液态水。木卫四的内部是未分化的岩石和冰的混合物。

木卫三有三层结构：中心是一个小型的铁或铁硫化物内核，外面是硅酸盐岩石地幔，最外部是冰质外壳。木卫三除了一个冰外壳外，与木卫一极相似（木卫一为含铁、镍的核心，外面环绕岩石地幔）。木卫二的中心同样是一个铁核，铁核外是硅酸盐岩石地幔，再外层是水，可能是深达千米的大洋，上面覆盖着同样深达千米的冰层。

木星的磁场在木卫二和木卫四内部激发了一个磁场，很可能是通过内部含盐海洋的导电实现的。木卫三自身有一个相当强的磁场，这可能是由在其外核的液态硫化铁的对流产生的，就像在水星和地球内部的发电机理论一样。木卫一的磁场特征还没有得到很好的描述，科学家推测可能是由流体核的运动引起的磁场，也可能是一个源相对较浅的感应磁场。

这四颗伽利略卫星的亮度都很高，最亮星等在4—5之间（肉眼能看到的极限星等为6），从地球上观测这几卫星的主要困难在于它们距离木星很近，被木星的亮度所掩盖。木卫三和木卫四是更有可能被肉眼观测到的目标。

使用中等口径的望远镜，加上良好的视宁度，可以观测伽利略卫星。使用高放大倍数（350倍以上），特别是在卫星凌木星期间，可以看到清晰的卫星圆面，因为明亮的木星背景减少了卫星的闪烁。木卫三是最适合这种观测的天体，可以看到它两极略带阴影的霜。使用更大的望远镜甚至可以观测到这些卫星的颜色。

对木星系统的探测计划由70年代探测太阳系外围空间开始。70年代共发射了4艘宇宙飞船。它们是“先驱者”10号和11号，“旅行者”1号和2号。两个先驱者号探测器的主要任务是探测火星轨道，以及外太阳系天体和空间环境；先驱者10号还有飞出太阳系探寻外星人的任务。先驱者10号于1972年3月20日升空，次年底，在离木星13万千米处飞过，送回300多幅彩片，研究了木星云层和卫星，探测到了木星的磁场。先驱者11号于1973年4月6日发射，经过一年半的飞行，经过离木星表面4.6万千米的高空，送回更清晰的照片。对木星温度、大气、磁场及4个卫星作了多方面观测。

1979年3月和7月，旅行者1号探测器和2号飞船分别从木星上空穿过。旅行者1号对木星、伽利略卫星和木卫五进行了三天探测，拍摄到数以千计的彩色照片，进行了一系列科学考察。

“伽利略号木星探测器”是木星专用探测器，其任务是观测木星大气、卫星和磁层。探测器由一个空间站和一个探测器组成。1989年10月，美国航空航天局（NASA）成功地发射了伽利略号探测器。1994年7月，伽利略号探测器在飞行途中拍摄到著名的“彗木相撞”的过程。1995年到达木星附近后，在降落帮助下探测器进入木星大气层并发回了木星闪电、射电辐射和磁场等资料。1995年12月，伽利略号探测器轨道站进入围绕木星的轨道，2003年12月停止工作。它在木星周围飞行期间，对木星、木星的卫星等进行了长时间探测，木卫一上的火山活动，木卫二与木卫四表面下的液态水海都是它发现的。

美国航空航天局和欧洲航天局（ESA）联合进行的探测土星的“惠更斯号”任务，包括一个降落在土卫六表面的“惠更斯号”着陆器，和一个卡西尼号”轨道飞行器。2000年12月，“卡西尼号"在飞往土星的途中飞掠木星，补充了“伽利略号木星探测器”轨道飞行器对木卫一火山喷发的观测。

新视野号探测器是美国宇航局于2006年1月19日发射的探测器，其主要任务是探测冥王星及其卫星冥卫一，并探测位于柯伊伯带的小行星群。2007年2月，新视野号在飞往冥王星的途中近距离掠过木星，拍摄到许多伽利略卫星的照片，并且研究了木星的上层大气。

2011年8月5日，美国航空航天局发射了专门用于探测木星系统的朱诺号探测器，主要目标是探测木星的起源和演化。朱诺号在2016年7月抵达木星轨道，在2021年中期完成了其主要任务，揭示了有关木星内部结构、大气层（包括极地气旋、深层大气层和极光）以及磁层圈的。之后，朱诺号转向了延长任务，探测整个木星系统，它探测了四颗伽利略卫星中的三颗：木卫1到木卫三。自2022年4月以来，朱诺号一直在观察木卫1岩浆覆盖的表面，木卫1的最新图片，由朱诺号在2023年12月和2024年2月传回。美国航空航天局宣布，这次探测计划预计持续到2025年9月。

木星及其四颗大卫星能产生四种可观测的现象。当卫星从木星影子中经过时，发生“卫星食”（eclipse of a satellite）。当卫星从木星背后经过时，被木星遮挡，在地球上能看到木星掩卫星，这时卫星从木星西侧消失然后在东侧复现。当卫星从木星前面经过时，从地球上能看到卫星凌木星，此时卫星从东至西经过木星表面，在黯淡的带斑上，卫星呈现为白色的亮点，而在亮带上，卫星几乎淹没不见，除非你从凌星开始就一直跟踪其位置。当卫星的影子扫过木星表面时，发生卫影凌木星，卫星投在木星上的影子是一个小黑点，在任何望远镜里都能看到。卫星影子也是从东向西经过木星表面。

伽利略·伽利莱的四颗卫星——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四——在阿尔弗雷德·贝斯特（Alfred Bester）1956年的小说《星星我的目的地》（The Stars My Destination）中都成为了殖民地。

木卫一是电影《2010：接触》（《2010: The Year We Make Contact》）的故事发生地，电影中宇航员在木卫一的火山上方进行危险的太空漫步，登上一艘被遗弃的宇宙飞船。

木卫二在短篇小说，漫画和小说中被提及，它出现在亚瑟·克拉克的小说《2010：奥德赛二》（《2010: Odyssey Two》）中，该小说也被改编成电影。

在《开拓者》（《The Expanse》）电视系列（2015年至2022年），人们在木卫二上生活并种植食物。

至少有两艘“星际迷航”联邦星舰以木卫二命名，在《星际迷航：皮卡德》（《Star Trek: Picard》）中，前往木卫二的任务帮助拯救了地球。

木卫二是2013年电影《欧罗巴报道》（《Europa Report》）的故事发生地，并在动画电视节目“未来阿玛”中受到关注。

这颗卫星还成为多款视频游戏的背景或主题，包括《使命召唤：无限战争》和《银河战记：地球之目标》。

木卫三出现在电视剧《黑暗季节》、动画电视剧《星际牛仔》 、加拿大节目秀《猎星者》 、英国系列剧《红矮星》中。

木卫三是科幻小说中喜欢的背景。英国作家亚瑟·克拉克受到“旅行者2号”传来的图像启发，创作了他小说《3001：最后的奥德赛》，小说中加尼美得城。

1950年，美国作家罗伯特·A·海因莱因创作了《苍穹农夫》，讲述了一个十几岁的男孩跟随父亲前往木卫三建立农场的故事。

木卫三还出现在以下作品中：查尔斯·舍菲尔德的《冰冷如冰》（系列）， 莱昂纳多·拉米雷斯的《木卫三的孤儿》 ，莱斯特·德尔·雷的《逃亡机器人》 ，艾丽斯·芒罗的《木卫》 。詹姆斯·P·霍根的《木卫三的巨人们》。

木卫三在音乐界有着一定的粉丝群。一对美国电子流行二人组将他们的乐队命名为加尼美得（Ganymede），并在2008年推出了一首名为《加尼美得行动》的歌曲。独立流行乐团布拉扎维尔听到木卫三可能有盐水海洋的消息后，将一张专辑以及专辑中的主打曲目命名为《加尼美得的海洋》。

在电视节目《星际牛仔》中，木卫四被描述为以男性为主的家园。

在上世纪30年代，作家哈尔·文森在他的小说《卡利斯托之战》中描绘了地球和卡利斯托的战争。

艾萨克·阿西莫夫于1940年创作的小说《卡利斯托的威胁》将卡利斯托描绘为一个大气层含有二氧化碳和氧气并有湖泊和植被的世界。这里也是一个到处爬满巨大松毛虫属的陷阱地。

罗伯特·A·海因莱因的1950年小说《天空中的农夫》中提到了卡利斯托。这本书主要讲述了木星的卫星盖尼米德，但也讨论了人类殖民者为了在卡利斯托上生活而创造大气层的情节。

菲利普·迪克，《银翼杀手》和《少数派报告》的作者，于1955年写了一篇名为《杨西的模样》的短篇小说，讲述了居住在卡利斯托上的极权主义的殖民者。

林·卡特在20世纪70年代创作了一系列名为《卡利斯托系列》的八本书。这些书以一个被传送到卡利斯托的士兵为特色，他发现那里有一个古老的人类文明。在书中，卡利斯托与地球相似，但某种幻觉使得外来者觉得这里不适宜居住。

在金·史丹利·罗宾逊的书《2312》中，殖民者已经在卡利斯托的巨大横跨月球的撞击坑瓦尔哈拉上建立殖民地，从内环开始扩展。作者设想内环的朝内部的部分布满窗户。随着殖民地的壮大和居民寻求保持他们的空间和独立性，他们在不同的环中定居，为每个环创建独立的殖民地。

木卫四还出现在这些小说中：《太空暴君传》系列小说， 《卡利斯托：末日空间》、《罗文》 、《安静的战争》 、《蓝色火星》和《伽利略的梦想》。