แกนีมีดมีชั้นหลักสามชั้น  แกนกลางเป็นเหล็กโลหะ เปลือกหินทรงกลม (เนื้อโลก) ล้อมรอบแกน และชั้นหินทรงกลมซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งล้อมรอบกระดองหิน พื้นผิวคือส่วนบนสุดของเปลือกน้ำแข็ง นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบก้อนเนื้อผิดปกติใต้พื้นผิวน้ำแข็งของแกนีมีด มวลที่ผิดปกติเหล่านี้อาจเป็นหินที่ก่อตัวขึ้นโดยเปลือกน้ำแข็งของแกนีมีดเป็นเวลาหลายพันล้านปี แบบจำลอง แกนีมีด คอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่า แกนีมีด อาจมีน้ำแข็งและ มหาสมุทรซ้อนกันหลายชั้นเหมือนคลับแซนด์วิช นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าแกนีมีดมีมหาสมุทรใต้ดินเป็นครั้งแรกในปี 1970 ยานอวกาศกาลิเลโอค้นพบสนามแม่เหล็กของแกนีมีดในปี พ.ศ. 2539 ซึ่งมีหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA พบหลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับมหาสมุทรน้ำเค็มใต้ดิน และหลักฐานของชั้นบรรยากาศออกซิเจนเบาบางบนแกนีมีด ภาพยานอวกาศแกนีมีดแสดงพื้นผิวของมันคือการผสมผสานของภูมิประเทศสองประเภท สี่สิบเปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยพื้นที่มืดที่มีหลุมอุกกาบาตสูงและอีกหกสิบเปอร์เซ็นต์ที่เหลือถูกปกคลุมด้วยภูมิประเทศที่เป็นร่องเล็กๆซึ่งก่อตัวเป็นลวดลายที่ซับซ้อนทั่วทั้งดวงจันทร์ สันร่องบางแห่งสูงถึง 2,000 ฟุต (700 เมตร) และร่องยาวหลายพันไมล์บนพื้นผิวของแกนีมีด หลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บนแกนีมีดส่วนใหญ่มีลักษณะแบน อาจเกิดจากการตกลงบนพื้นน้ำแข็งที่อ่อนนุ่ม สามารถมองเห็นทั้งลำแสงที่สว่างและมืดของอีเจ็คตารอบๆ หลุมอุกกาบาตของแกนีมีด