จากองค์ประกอบของดาวพฤหัสบดี นักวิจัยได้สร้างกรณีสำหรับการก่อตัวครั้งแรกนอก เส้นหิมะของ ไนโตรเจนโมเลกุล (N 2 ) ซึ่งประมาณไว้ที่ 20–30 AU (3.0–4.5 พันล้านกิโลเมตร; 1.9–2.8 พันล้านไมล์) จากดวงอาทิตย์[และอาจอยู่นอกแนวหิมะอาร์กอน ซึ่งอาจไกลถึง 40 AU (6.0 พันล้านกม.; 3.7 พันล้านไมล์) เมื่อก่อตัวขึ้นที่หนึ่งในระยะทางที่ไกลที่สุด ดาวพฤหัสบดี ก็จะย้ายเข้ามายังตำแหน่งปัจจุบัน การอพยพเข้ามาภายในนี้น่าจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาประมาณ 700,000 ปีในช่วงระยะเวลาประมาณ 2–3 ล้านปีหลังจากที่ดาวเคราะห์เริ่มก่อตัวขึ้น ในแบบจำลองนี้ ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูนจะก่อตัวไกลกว่าดาวพฤหัสบดีเสียอีก และดาวเสาร์ก็เคลื่อนเข้ามาด้านในด้วย บรรยากาศชั้นบนของดาวพฤหัสมีไฮโดรเจนประมาณ 90% และฮีเลียม 10% โดยปริมาตร เนื่องจากอะตอมของฮีเลียมมีมวลมากกว่าโมเลกุลของไฮโดรเจนชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีจึงมีฮีเลียมประมาณ 24% โดยมวล บรรยากาศยังมีก๊าซมีเทน ไอน้ำแอมโมเนียและสารประกอบที่มีส่วนประกอบของซิลิกอน ในปริมาณเล็กน้อย นอกจากนี้ยังมีคาร์บอนอีเทนไฮโดรเจนซัลไฟด์นีออนออกซิเจนฟอสฟีนและกำมะถัน ชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดประกอบด้วยผลึกของแอมโมเนียแช่แข็ง จาก การวัดด้วย อินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลตยังพบร่องรอยของปริมาณเบนซีนและไฮโดรคาร์บอน อื่นๆ ภายในของดาวพฤหัสบดีประกอบด้วยวัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่า โดยมวลแล้วมีไฮโดรเจน 71% ฮีเลียม 24% และองค์ประกอบอื่นๆ อีก 5% โดยมวล