奥食摄影的。
艾奥的大气层极端稀薄，只有地球大气压力的十亿分之一，主要的成分是二氧化硫，氯化钠、一氧化硫及氧也有少许。
稀薄的艾奥大气意味着未来以任何方式着陆艾奥的探测器都不需要安装隔热板来保护仪器，但是需要反推进火箭来进行软登陆。稀薄的大气也使得登陆的设备必需坚固得足以抗拒木星强烈的辐射，这些辐射也使稀薄的大气变得浓稠。
同样的辐射（以等离子体的形式存在）也将大气剥离，所以必须经常补充大气。二氧化硫最引人注目的来源是火山作用，但是大气层受到阳光持续的照射也会使冻结的二氧化硫升华。大气层主要被限制在赤道，因为该处是最温暖的，而且能够形成流束的活跃火山多数也在赤道上。其它的变化也会存在，以在火山口附近的密度最高（特别是有流束的火山口），还有艾奥的反木下点（艾奥上距离木星最远的一点，那儿的二氧化硫霜的数量最丰富）。
卫星拍摄的高解析影像显示，天文学家在卫星食的时候可以观察到类似辉光的极光。这种现象是来自于辐射与大气层的作用，如同地球的极光。极光通常出现在行星的磁极附近，但是艾奥最明亮极光却位在赤道区域。
艾奥本身没有磁场，因此，电子沿着木星的磁场接近艾奥并直接撞击到卫星的大气层。越多的电子撞击大气层，极光就越明亮，而磁力线是与卫星正切的（也就是说接近赤道），因此在那儿经过的气柱会最长。极光与艾奥上的正切点的结合被观察到的"晃动"指出木星的倾斜磁偶极场变化方向。
艾奥的第一份观测报告是伽利略在1610年1月7日提出的。艾奥和木星其它伽利略卫星的发现被发表在伽利略于的1610年3月出版的星界报告。
西门马里乌斯于1614出版的马里乌斯木星报中声称，他于1609年就发现了艾奥和木星的其它卫星，比伽利略早了一个星期。伽利略质疑这个声明，并且反驳马里乌斯剽窃、抄袭他的成就。因为伽利略在马里乌斯之前就发布了他的发现，而且相信马里乌斯也知道这件事。
在后来的两个半世纪，艾奥仍未被解析过，在天文学家的望远镜中仍然只是一个亮度5等的光点。在17世纪，艾奥和其他的伽利略卫星为各种各样的目的服务，像是协助船员们进行经度的测量，验证开普勒的行星运动第三定律，和测量光线在旅行在木星和地球之间的时间 。以卡西尼等人建立的星历表为基础，拉普拉斯创造了一种数学的理论来解释艾奥、欧罗巴、和盖尼
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