Em contraste com a maioria das luas do Sistema Solar exterior, Io e Europa poderão ser similares na sua composição com os planetas terrestres, principalmente compostos de rocha derretida. Recentes dados da Galileu indicam que Io tem um núcleo de ferro (talvez também com uma mistura de sulfureto de ferro) com um raio de pelo menos 900 km.

A superfície de Io é completamente diferente de qualquer outro corpo do Sistema Solar. Foi uma grande surpresa para os cientistas da Voyager quando o observaram pela primeira vez. Esperavam ver crateras de impacto como nos corpos terrestres e através do seu número por unidade de área estimar a idade da superfície de Io. Mas existem muito poucas, se algumas, crateras de impacto em Io. Por isso, a superfície é muito jovem.

Em vez de crateras, a Voyager 1 encontrou centenas de caldeiras vulcânicas. Alguns desses vulcões ainda estão activos! Fotos espectaculares de erupções que atingem os 300 km de altura foram enviadas pelas Voyager e pela sonda Galileu. Esta poderá ter sido a descoberta mais importante das missões Voyager; foi a primeira prova real que o interior dos outros corpos "terrestres" são na realidade quentes e activos. O material ejectado do interior de Io parece ser uma mistura entre enxofre e dióxido de enxofre. As erupções vulcânicas mudam rapidamente. Em apenas alguns meses, entre a chegada da Voyager 1 e 2, algumas delas pararam e outras começaram. Os depósitos à volta dos vulcões também mudaram visivelmente.

Io tem uma imensa variedade de terrenos: caldeiras com alguns quilómetros de profundidade, lagos de enxofre líquido, montanhas que aparentemente NÃO são vulcões, correntes gigantescas com centenas de quilómetros de um fluído pouco viscoso (alguma forma de enxofre?) e vulcões. O enxofre e os seus compostos tem uma grande variedade de cores que são responsáveis pela aparência de Io.

Análises das imagens da Voyager levaram os cientistas a acreditar que as correntes de lava da superfície de Io são na sua maioria constituídas por vários compostos de enxofre derretido. No entanto, estudos posteriores indicam que são muito quentes para ser enxofre líquido. Uma ideia actual é que a lava de Io são rochas derretidas. Observações recentes a partir do Hubble indicam que o material poderá ser rico em sódio. Ou que possa existir uma variedade de diferentes materiais em diferentes locais.

Alguns destes locais mais quentes de Io poderão chegar a temperaturas na ordem dos 2000 K embora a média seja muito mais baixa, por volta dos 130 K. Estes pontos quentes são o mecanismo principal por onde Io perde o seu calor.

A energia de toda esta actividade provavelmente vem de interacções gravitacionais entre Io, Europa, Ganimedes e Júpiter. Estas três luas estão numa órbita tal, que Io gira duas vezes à volta de Júpiter por cada órbita de Europa, que por sua vez, por cada duas órbitas de Europa, Ganimedes completa uma. Embora Io, tal como a Lua, mostre sempre a mesma face para o seu planeta, os efeitos de Europa e Ganimedes fazem com que oscile um pouco. Esta oscilação estica e curva Io cerca de 100 metros (uma maré com 100 metros!) e gera calor da mesma maneira que uma cruzeta aquece quando dobrada para a frente e para trás (por falta de outro corpo para a perturbar, a Lua não é aquecida pela Terra desta maneira).