แกนีมีดมีชั้นหลักสามชั้น  แกนกลางเป็นเหล็กโลหะ เปลือกหินทรงกลม (เนื้อโลก) ล้อมรอบแกน และชั้นหินทรงกลมซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งล้อมรอบกระดองหิน พื้นผิวคือส่วนบนสุดของเปลือกน้ำแข็ง นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบก้อนเนื้อผิดปกติใต้พื้นผิวน้ำแข็งของแกนีมีด มวลที่ผิดปกติเหล่านี้ แกนีมีด อาจเป็นหินที่ก่อตัวขึ้นโดยเปลือกน้ำแข็งของแกนีมีดเป็นเวลาหลายพันล้านปีแกนีมีดถูกล็อกโดยกระแสน้ำขึ้นน้ำลง หมายความว่าด้านเดียวกันของแกนีมีดจะหันไปทางดาวพฤหัสบดีเช่นเดียวกับดวงจันทร์ของโลก ดวงจันทร์อีกสามดวงของกาลิเลียนก็ถูกกระแสน้ำขึ้นน้ำลงเช่นกัน  ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ดวงอื่น ๆ ของแกนีมีดและดาวพฤหัสบดี (ไอโอ ยูโรปา และคัลลิสโต) น่าจะก่อตัวขึ้นจากวัสดุที่เหลือใช้หลังจากที่ดาวพฤหัสบดีกลั่นตัวออกจากกลุ่มเมฆก๊าซและฝุ่นเริ่มต้นรอบดวงอาทิตย์ ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ระบบสุริยะของเรา แกนีมีดน่าจะมีอายุพอๆ กับส่วนอื่นๆ ของระบบสุริยะ คือประมาณ 4.5 พันล้านปี ขณะนี้ ยานอวกาศ Juno ของ NASAกำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดีโดยมีเป้าหมายหลักเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวพฤหัสและบริวาร นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการเข้าใจดาวพฤหัสบดีจะให้ความรู้ที่สำคัญเกี่ยวกับระบบสุริยะของเรา และระบบดาวเคราะห์ที่ถูกค้นพบรอบดาวฤกษ์อื่นๆ