Découverts par Galilée dans l’hiver 1609/1610, les quatre satellites de Jupiter s’avèrent d’un grand intérêt : leurs éclipses sont fréquentes (tous les 2, 4, 8 et 16 jours environ), facilement observables, ce qui en fait des références de temps universelles.

À partir des observations de Galilée, Peiresc et Gassendi, Cassini établit des tables du mouvement de ces satellites en 1668  : l’Académie royale en vérifie la justesse et ce haut fait lui vaut d’être invité à Paris. À partir de 1668, l’observation des satellites de Jupiter est systématisée à l’Observatoire pour parfaire la détermination des longitudes, jusque-là établies surtout grâce aux éclipses de Lune, développer l’astronomie géodésique et la cartographie. Cassini publiera en 1693 de nouvelles tables, bien supérieures aux précédentes.

La modélisation du mouvement des satellites de Jupiter est l’un des problèmes de mécanique céleste les plus complexes du Système solaire. Depuis la création de l’Observatoire de Paris, l’étude dynamique des satellites galiléens est une spécialité française. Leurs éphémérides sont fournies aujourd’hui par l’IMCCE aux agences spatiales et à de nombreux laboratoires étrangers. La sonde Voyager a révélé l’existence de volcans très actifs à la surface de Io. Grâce à l’accumulation d’observations faites au sol, des chercheurs de l’Observatoire ont réussi à quantifier la perte d’énergie orbitale de ce satellite, confirmant ainsi que la source de chaleur à l’origine du volcanisme d’Io provient des effets de marées exercés par Jupiter.