Предполагается, что планеты-гиганты образовались позже, чем планеты земной группы, когда температура солнечной небулы упала настолько, что стали кристаллизоваться различные газы. К этому времени большая часть тугоплавких веществ (окислы, силикаты, металлы) уже выпали из газовой фазы, и из них образовались внутренние планеты (от Меркурия до Марса).

Период вращения газовых планет вокруг своей оси достаточно невелик - 9-17 часов.

Гипотезы о внутреннем строении газовых планет предполагают наличие нескольких слоёв. На определённой глубине давление в атмосферах газовых планет достигает высоких значений, достаточных для перехода водорода в жидкое состояние. Если планета достаточно велика, то ещё ниже может размещаться слой металлического водорода (напоминающего жидкий металл, где протоны и электроны существуют раздельно), электротоки в котором порождают мощное магнитное поле планеты. Предполагается, что газовые планеты имеют также относительно небольшое каменное или металлическое ядро.

Как показали измерения спускаемого аппарата «Галилео», давление и температура быстро растут уже в верхних слоях газовых планет. На глубине 130 км в атмосфере Юпитера температура составила около 420 Кельвин, давление — 24 атмосферы. Все газовые планеты Солнечной системы излучают больше тепла, чем получают от Солнца. Некоторые учёные считают, что причина этого в том, что в недрах гигантских планет идут реакции термоядерного синтеза.

В атмосферах газовых планет дуют мощные ветры со скоростями до тысяч километров в час. Имеются постоянные атмосферные образования, представляющие из себя гигантские вихри. Например, Большое красное пятно (размером в несколько раз больше Земли) на Юпитере наблюдают уже более 300 лет. Имеется Большое тёмное пятно на Нептуне, более мелкие пятна на Сатурне.

Для всех газовых планет Солнечной системы отношение суммарной массы их спутников к массе планеты составляет около 0,01%. Для объяснения этого факта разработаны модели формирования спутников из газо-пылевых дисков с большим количеством газа (при этом действует механизм, ограничивающий рост спутников).

Газовыми могут являться лишь крупные планеты, так как небольшие небесные тела не способны удержать такой лёгкий газ, как водород.

Большинство обнаруженных экстрасолнечных планет столь велики, что предположительно являются газовыми. На одной из них (обращающейся очень близко от звезды) удалось обнаружить разогретую атмосферу.