气态巨行星根据类别不同，其内部结构存在较大差异，目前科学技术只能探测太阳系内部的行星，气态巨行星内部结构分成二大类：
1、木星与土星：木星与土星的成份以氢氦为主，其中重元素占总值量的百分之三至百分之十三。据推测，木星与土星的结构大致由气态分子氢的外层包覆著液态金属氢的内层与可能为融熔岩石的核心。大气层最外侧拥有多层水氨云的特征，而内侧的氢在极大的气压下呈现导电的金属物理特性。这层称为“金属氢”的结构占了木星与土星的最大部分。
2、天王星与海王星：天王星、海王星的内部成份与木星、土星有显著差异。自云层顶端向下延伸至百分之八十五，海王星半径到百分之八十，天王星半径的范围为大气外层，同样也富含氢气，在这范围之下的内部区域则大致呈现“冰冻”状态，其组成以水、氨与甲烷为主。该区域也可能存在气体和岩石。
