1610년에 갈릴레오 갈릴레이가 다른 목성의 위성과 함께 발견한 칼리스토는 목성의 위성으로 같은 목성의 위성인 가니메데 다음으로 크며 태양계에서는 3번째로 큰 위성이라고 한다. 이 칼리스토라는 위성 이름은 그리스 신화에서 제우스가 사랑을 나눴던 요정 칼리스토의 이름으로 지었다고 한다. 칼리스토의 지름은 4,821km로 수성의 99%에 달하는 크기를 지니고 있지만 질량은 3분의 1밖에 되지 않는다고 한다. 또한 갈릴레이 위성 중에서는 가장 바깥쪽에 존재하므로 목성으로부터 제일 멀리 떨어져 목성을 공전한다. 칼리스토의 자전 주기 및 공전 주기는 약 16일 정도라고 한다. 궤도는 목성의 적도 기준에서 약간 기울어져 있으며 칼리스토 자신보다 질량이 큰 목성을 공전 및 자전할 때 공전주기와 자전주기가 일치하는 조석 고정이 되어 있기 때문에 칼리스토는 항상 같은 면으로 목성을 바라보게 된다.
물리적으로나 화학적 성질로 인해 천체의 물질이 여러 층으로 분리되는 현상을 행성 분화라고 하는데 칼리스토는 행성 분화율이 태양계에서 가장 낮다고 하며 갈릴레이 위성으로는 목성의 위성인 이오, 유로파, 가니메데가 있는데 칼리스토는 갈릴레이 위성과 궤도 공명을 일으키지 않기 때문에 조석 굴곡 과정에 의해 생겨나는 자전과 공전 에너지가 행성이나 위성에 열로서 방출하는 현상인 조석 가열의 정도 또한 약하다고 한다. 또한 목성의 방사선대에서 멀리 떨어져 있어서 다른 목성의 위성들에 비해 칼리스토는 자기권도 상대적으로 약하다. 칼리스토는 이산화탄소와 산소로 이루어진 아주 옅은 대기권으로 둘러싸여 있고 대부분의 열권과 중간권 및 외기권의 일부분을 포함하는 상당히 강한 전리층도 존재한다고 한다.
목성의 위성 칼리스토의 궤도 이심률과 경사각은 태양과 행성들의 섭동에 따라 거의 주기적으로 변화한다. 칼리스토는 목성이 형성될 때 주변에 형성되었던 가스와 먼지 원반으로 느린 장착을 통해 형성되었다고 추측하고 있다. 칼리스토는 거의 동일한 비율의 얼음과 암석, 암모니아와 같은 휘발성 얼음으로 이루어져 있으며 밀도는 목성의 주요 위성 중에서 가장 밀도가 낮고 표면 중력도 낮다고 한다. 물질이 방출하거나 흡수하는 빛의 스펙트럼을 관찰하는 장치인 분광기를 사용해 칼리스토의 표면을 분석했을 때 알게 된 물질로는 얼음, 이산화탄소, 탄소 규산염, 유기 화합물 등이 있었다. 갈릴레오 탐사선은 칼리스토는 깊이 100km가 넘는 지하수가 존재할 가능성이 있으며 작은 규산염 핵이 있을 수 있다는 사실을 밝혔다고 한다. 칼리스토의 빛을 반사하는 표면의 반사율은 약 20%이며 칼리스토 표면에서는 얼음이 매우 흔하게 보인다고 한다. 칼리스토의 표면은 불규칙하다. 다른 갈릴레이 위성들과는 반대로 순행 반구가 역행 반구보다 더 어둡고 칼리스토의 역행 반구는 이산화 탄소가 풍부한 것으로 보이며, 순행 반구는 이산화 황이 더 많을 것이라고 추측한다.
칼리스토의 표면은 태양계에서 가장 오래된 위성으로 충돌구가 가장 많이 존재한다고 한다. 칼리스토의 표면은 주로 충돌로 인해서 변화해 왔다고 추측하고 있으며 다 환 충돌구, 다양한 형태의 충돌구, 이러한 충돌로 만들어진 산등성이 등 액체의 과정을 거치지 않고 고체에서 기체로 변하는 것을 의미하는 승화가 촉진한 풍화 작용이 작은 충돌구를 없애고 그 결과로 많은 수의 돌출 지형으로 남긴 것으로 보인다. 즉 칼리스토는 화산 같은 지질학적 활동도 보여주지 않으며 활동이 일어난 흔적이 없다고 한다. 칼리스토는 오래된 충돌구를 지우개처럼 지워버리고 새로운 충돌구가 생겨났다. 충돌구의 밀도는 포화 상태에 이른다고 하며 충돌구가 많은 평원, 부드러운 평원 등 과 관련해서 다양한 구성단위들로 나뉠 수 있다. 예를 들어 충돌구가 많은 평원들은 얼음과 암석이 섞여 만들어졌으며 오래된 암 권에 해당하고 밝고 부드러운 평원은 칼리스토 표면의 일부분만을 구성하고 있는데 매우 균열이 많고 울퉁불퉁한 지형과 밀접한 연관이 있다고 한다. 주변 충돌구 평원보다 오래되지 않았으며 충돌구의 수도 적다고 한다. 칼리스토의 표면에서 대표적으로 가장 큰 충돌 지형은 대야 모양으로 생긴 여러 겹의 충돌구로 다중 대야라고 하고 그중에서도 2개는 매우 크다고 한다. 첫 번째로 발할라는 가장 크며 밝은 중심 지역은 지름 600km로서 고리는 중심으로부터 약 1800km 정도 떨어져 있으며 두 번째로 아스가르드라고 하며 지름은 약 1600km 정도로 측정된다.
칼리스토의 거친 표면은 약 80~150km 두께의 차갑고 얼어붙은 암 권위에 있다. 또한 칼리스토의 자기장을 연구한 결과 칼리스토의 50~200km 깊이의 지각 밑에 염분이 포함된 바다가 존재할 것이라고 추측한다. 칼리스토가 목성의 지속해서 변화하는 자기장에 완벽히 전도하는 구처럼 반응한다는 것이 알려지게 되었는데 이것은 자기장이 칼리스토의 내부를 뚫고 들어갈 수 없다는 것을 의미하기도 하며 칼리스토의 최소한 깊이 10km 이상인 내부에 매우 전도성이 높은 층이 있다는 이론도 제기되었다. 이러한 현상은 목성으로부터 불어오는 하전 입자 때문에도 발생할 수 있으나 칼리스토의 매우 얇은 대기 때문에 가능성이 작다고 여겨진다. 바다의 암모니아의 함량은 전체 질량의 5% 정도라고 하며 이 경우에는 물과 얼음층이 250~300km 두께를 가질 수 있다고 한다. 만약 바다가 존재하지 않는다면 얼음으로 이루어진 암 권은 약 300km로 두꺼울 것이라고 보고 있다. 이러한 암 권과 바다 밑의 내부 구조는 변동도 심하지 않고 한결같지도 않을 거라고 보고 있다. 칼리스토의 내부 구조는 완전히 분화가 진행되었던 가니메데의 내부 구조와 대조된다.