Powierzchnia mały|lewo|Jasne i ciemne regiony na powierzchni Ganimedesa W końcu XX i na początku XXI wieku wokół Jowisza krążyła sonda Galileo. Na podstawie danych z tego próbnika wiemy, że Ganimedes wykazuje zróżnicowanie powierzchni – są tam obszary geologicznie młode, charakteryzujące się jaśniejszą barwą i występowaniem rowów, oraz starsze, ciemniejsze, które wyróżnia duża liczba kraterów uderzeniowych. Na powierzchni księżyca dostrzec można obszary, które prawdopodobnie przesuwały się względem siebie, jak płyty kontynentalne na Ziemi, a na ich obrzeżach wypiętrzały się – widoczne do dziś – góry. Wydaje się jednak, że aktywność tektoniczna Ganimedesa ustała.
Na powierzchni księżyca są widoczne polarne czapy lodowe na szerokościach począwszy od 40 równoleżnika.
Budowa wewnętrzna mały|lewo|Budowa wewnętrzna Ganimedesa (model z pojedynczym oceanem) mały|lewo|Budowa wewnętrzna Ganimedesa (model wielowarstwowy) Ganimedes jest największym księżycem Układu Słonecznego, większym od Plutona i Merkurego. Jednak jego średnia gęstość jest niska (nieco ponad 1,9 g/cm³), przez co masa księżyca stanowi zaledwie połowę masy Merkurego. Ganimedes jest księżycem lodowym, złożonym w znacznym stopniu z lodu wodnego.