Budowa wewnętrzna thumb|Budowa wewnętrzna Ganimedesa. Można wyróżnić w niej żelazne jądro, okryte płaszczem dolnym z krzemianów, a następnie lodowym płaszczem górnym i skorupą. Księżyce tego rodzaju mogą mieć bardzo różnorodną budowę, zależnie od rozmiaru i zawartości materii skalnej, a także ilości ciepła dostarczonej przez siły pływowe. Ciepło dostarczane jest także przez rozpad izotopów promieniotwórczych w materii skalnej. Niektóre z nich mają wykształcone jądro, jak największy w tej grupie Ganimedes, ale część od czasu uformowania nie otrzymała dostatecznie dużej ilości ciepła, aby doszło do podziału wnętrza na warstwy (dyferencjacji grawitacyjnej).
Na skutek działania sił pływowych pod skorupą księżyców lodowych może utworzyć się warstwa ciekłej wody, w formie zbiorników wód głębinowych lub podpowierzchniowego oceanu. Istnienie takiego oceanu jest bardzo prawdopodobne na Europie. Księżyc ten ma jednak dużą gęstość (3,01 g/cm3) i zawiera tylko ok. 8% lodu, przez co jest bardziej podobny do planet skalistych niż księżyców lodowych.