Диаметр — 3642 км (4 по величине спутник в [[Солнечная система|Солнечной системе]], крупнее только [[Ганимед (спутник)|Ганимед]], [[Титан (спутник)|Титан]] и [[Каллисто (спутник)|Каллисто]]), его размеры — 3 660,0 × 3 637,4 × 3 630,6 км, средний радиус — 1 821,3 км (0,286 земного), площадь поверхности — 41 910 000 км<sup>2</sup>, масса — 8,9319·10<sup>22</sup> кг, средняя плотность — 3,528 г/см<sup>3</sup>, ускорение свободного падения на экваторе — 1,796 м/с<sup>2</sup> (0,183 g), первая космическая скорость — 1,809 км/с, экваториальная скорость вращения — 271 км/ч. Альбедо = 0,63 ± 0,02.
Относится к группе галилеевых спутников (вместе с [[Европа (спутник)|Европой]], Ганимедом и Каллисто, причём является самым близким из них спутником Юпитера(однако, ещё ближе к планете находятся 4 более мелких спутника). Орбита Ио находится на расстоянии 421 700 км от центра Юпитера и в 350 000 км от верхнего слоя облаков этой планеты. Ио делает оборот вокруг гигантской планеты всего за 42,5 часа. Спутник находится в орбитальном резонансе 2:1 с Европой и 4:1 с Ганимедом, то есть успевает обернуться вокруг планеты 2 раза за время 1 оборота Европы и 4 раза — за время 1 оборота Ганимеда. Этот резонанс поддерживает эксцентриситет орбиты Ио (0,0041), что является главной причиной большой геологической активности Ио.
Температура поверхности от 90 K (-183,15 °C) до 130 K (-143,15 °C); в среднем — 110 K (-163,15 °C).