Bu gezegenlerin atmosferlerinde, temel bileşenler olan hidrojen ve helyum dışında, metan, amonyak, su buharı, etan, asetilen gibi gazlar, birtakım arsenik ve fosfor bileşikleri bulunur. Fotoğraflarda görülen bulutlar, aslında amonyak bulutlandır. Bunları renklendiren bileşiklerin neler olduğu, henüz bilinmemektedir. Jüpiter ve Satürn, Dünya’dan on kat daha hacimli olmasına rağmen, Dünya’nın dönüş hızının iki buçuk katına ulaşan, şaşırtıcı bir hızla döner. Bu dev gezegenlerin bulutsu örtüsü, gözle görülür bir şekilde kararlıdır ve kuşaklar halinde bulunur. Bu kuşaklar muhtemelen, yükselen ve alçalan büyük atmosfer akımlarından kaynaklanır. Jüpiter’in, ilkin 1664 yılında gözlemlenen büyük kırmızı lekesi, hiç dinmeyen dev bir siklondur. Bulutların yüzeyinde gözlemlenen ve atmosferdeki çok yoğun etkinliğe tanıklık eden daha küçük ölçekte başka oluşumlar da vardır; mesela lekeler, iplikçikler ve burgaçlar görülür. Burgaçlar birkaç gün için yok olur, sonra yeniden ortaya çıkar, birbirlerine karışır, sonra ayrılır ve nihayet birbirleri üzerine sarılır.
Günümüzde Jüpiter ve Satürn hakkında bilinenler, iç yapılan konusunda oldukça kesin bir fikir edinme olanağı verir. Nitekim, büyük derinliklerde, basınç ve sıcaklık çok yüksektir ve hidrojen ancak akışkan metal halinde kalabilir. Satürn’ün içindeki sıcaklık, helyumun, metal halindeki hidrojene her yerde iyice karışması için yeteri, değildir. Dolayısıyla, helyum damlacıklarının oluştuğu bir bölgenin var olduğu düşünülmektedir. Bu damlacıklar merkeze doğru inerek helyum bakımından zenginleşmeye yo: açar; bu olgu gezegenin geri kalan bölümünün, helyum bakımından fakir olduğu anlamına gelir. Gerçekten de. başlangıçta özdeş olmaları gerekirken, Satürn atmosferindeki helyum oranının, Jüpiter’de ölçülenden belirgin bir şekilde daha düşük olduğa doğrulanmıştır. Merkezde, ilk bulutsuya ait taneciklerin, buzların ve tozların yığışmasıyla oluşan kan bir çekirdeğin bulunması gerekir. Bu kütlesel çekirdek, daha sonra, kendisini çevreleyen hidrojen ve helyum gazlarım çekmiştir; bu gazların yavaş yavaş sıkışıp ısınarak bu gezegenlere günümüzdeki görünümlerini kazandırdığı sanılmaktadır.