Découvert part Galilée et Marius en 1610; Callisto, qui est le plus éloigné des quatre satellites galiléens de Jupiter est aussi le corps du système solaire dont la surface est le plus densément cratérisée. Ce qui signifie que ce corps possède très probablement l'une des surfaces les plus anciennes, sinon la plus ancienne, de tous ceux qui gravitent autour du Soleil. On donne ainsi à cette surface, par ailleurs très craquelée, un âge de plus de quatre milliards d'années. Sa couleur relativement sombre indique qu'elle est faite de "glace sale", ou possédant de nombreuses inclusions rocheuses. 

Les cratères de Callisto sont le plus souvent assez petits (moins de 150 km). Mais on y observe aussi (près du centre de l'image) un immense bassin d'impact, Valhalla, dont le diamètre est de l'ordre de 600 km. Il est est entouré d'une quinzaine d'anneaux concentriques, dont le plus grand atteint les 2600 kilomètres. Valhalla est une structure qui rappelle la Mer Orientale sur la Lune, ou le bassin Caloris sur Mercure. La comparaison de ces diverses formations permet de mieux comprendre la structure interne des corps considérés.

Le bassin de Valhalla et son système concentrique d'anneaux 

Comme la plupart des satellites des planètes géantes, Callisto est composé pour moitié de glace et pour moitié de roches. On lui suppose plus spécialement un gros noyau silicaté, d'environ 1200 km de rayon, enveloppé d'un épais (1000 km environ) manteau de glace ou d'eau liquide. Quant à sa croûte, elle aurait une épaisseur pouvant dépasser les cent kilomètres.

 
A en croire C. Flammarion, Callisto a fasciné les astronomes du XIX^e siècle à cause de l'aspect étrange que leurs observations semblaient lui attribuer. Non seulement, notaient-ils, il subit d'énormes fluctuations d'éclat, non seulement il paraît quelquefois absolument noir pendant ses passages devant la planète, mais encore il cesse parfois d'être rond en apparence, pour offrir une figure polyédrique.

Ainsi, par exemple, le 30 décembre 1871, Burton, qui l'avait remarqué une fois ou deux comme singulièrement sombre et bordé au sud par un croissant brillant, le trouva tout à fait rond. Le 8 avril 1872, il le trouva au contraire allongé dans le sens des bandes de Jupiter, et plus aigu du côté de l'est qu'à l'ouest; il était presque entièrement noir. Erck fit la même remarque le 4 février 1872 : il parut également allongé dans la direction des bandes et gris foncé, tandis que son ombre était ronde et noire. Le 26 mars 1873, il était très sombre, mais pourtant plus clair que l'ombre, et offrait une forme polyédrique.

Callisto dessiné par Dawes
les 8 avril, 4 février 1872, et 26 mars 1873.

Le même jour, à la même heure, un autre astronome, W. Roberts, observait ailleurs, et fut frappé de l'obscurité de ce satellite et de sa forme. Il la dessina également. Ce n'est pas exactement la forme vue par l'observateur précédent, mais elle concorde néanmoins par ce fait capital que le côté oriental du satellite était plus aigu que le côté occidental. Deux observateurs ont fait en même temps un dessin, chacun de leur côté, et ces deux dessins ont été parfaitement d'accord.

Une illusion d'optique, sans doute à rapprocher de celle qui vers la même époque faisait voir des canaux sur Mars...