伽倪墨得斯为之命名。旅行者号航天器精确地测量了该卫星的大小，伽利略号探测器则发现了它地下海洋和磁场。
2015年3月12日，美国国家航空航天局宣布，太阳系最大卫星木卫三的冰盖下有一片咸水海洋，液态水含量超过地球。
在公元前400年到公元前360年之间（最有可能的是在公元前364年夏天），中国战国时期的甘德就已经发现了木卫三，比伽利略早了2000多年。
1610年1月11日，伽利略·伽利莱观测到三颗靠近木星的星体；第二天晚上，他注意到这三颗星体发生了位移接着他又发现了第四颗星体，即后来的木卫三。至1610年1月15日晚，伽利略确定这些星体是围绕木星运行的。他声称有权为这些卫星命名，并曾考虑过“科斯米安卫星”（co**ian stars）的名字，但最终将之命名为“美第奇卫星”(medicean stars)，
法国天文学家尼古拉斯·克劳迪·法布里·德·佩瑞斯特建议为美第奇卫星家族的各颗卫星分别命名，但是其建议未被采纳。
原本宣称其最初发现伽利略卫星的西门·马里乌斯曾试图将这几颗卫星命名为“朱庇特的萨图尔努斯”（satu