1995年,伽利略号进入环木星轨道。在1996年至2000年间,它共6次近距离飞掠过木卫三。这6次飞掠被命名为G1,G2,G7,G8,G28,G29。在最接近的一次飞掠——G2——中,伽利略号距离木卫三表面仅264千米。在1996年的G1飞掠中,它发现了木卫三的磁场。后来又发现了木卫三的地下海洋,并于2001年对外公布。伽利略号传回了大量的光谱图像,并在木卫三表面发现了数种非冰化合物。最近前往近距离探测木卫三的探测器是新视野号,它于2007年在前往冥王星的途中飞掠过了木卫三,并在加速过程中拍摄了木卫三的地形图和构成图
美国航空航天局和欧洲空间局合作的一项旨在探测木星卫星的计划——“木卫二-木星计划”将于2020年实施。2009年2月,美国航空航天局和欧洲空间局确认该计划将优先于“土卫六-土星计划”得以实施。但是欧洲空间局的计划资金仍然面临来自该局其他计划的竞争。木卫二-木星计划”包括美国航空航天局主持的“木星-木卫二轨道飞行器”和欧洲空间局主持的“木星-木卫三轨道飞行器”,可能还包括日本宇宙航空研究开发机构主持的“木星磁场探测器”。 已被取消的环木卫三轨道探测计划是木星冰月轨道器。原计划使用核裂变反应堆作为其动力来源,这将使其能够对木卫三进行详细勘查。但是由于预算裁剪,该计划于2005年被取消。另外还有一个被取消的计划被称为“宏伟的木卫三”(The Grandeur of Ganymede)。
相关新闻;美国加利福尼亚大学行星科学家马格丽特·吉威尔逊12月16日在美国地球物理学联盟会议上宣布,美国航空航天局“伽利略”号太空船发现了在“木卫三号”行星的表面下藏有辽阔的液体水的迹象。根据吉威尔逊研究小组利用“伽利略”号太空船上磁力计对“木卫三号”进行的磁场测量,在这个巨大行星冰表层190公里的下面隐藏着像地球上海洋中一样的咸水。吉威尔逊小组今年8月时曾公布在“木卫二号”行星上表面以下8公里的地方隐藏有液体水的证据。冰冻水在太阳系并不少见,但目前在宇宙中只有地球被证实存在液体水。
木卫三地图;2014年2月,木卫三有了第一份地图,这是有史以来木卫三第一次有了清晰地形结构图,显示出复杂的山脊分布,来自惠顿学院的杰弗里·柯林斯等科学家完成了木卫三的全部绘制工作。