L'obiettivo scientifico principale di Giunone è quello di indagare la struttura interna e le dinamiche di Giove, compresa l'abbondanza e la distribuzione dell'acqua, le proprietà della sua atmosfera e i campi magnetici generati dalla sua rapida rotazione. Per raggiungere questi obiettivi, Juno è dotata di una serie di strumenti scientifici, tra cui un magnetometro, un radiometro a microonde, un imager a luce visibile e una serie di spettrometri.
Alcuni obiettivi specifici della missione di Giunone includono:
Determinazione della struttura e della composizione interna di Giove
Studio dell'atmosfera di Giove, compresa la sua composizione, i modelli di circolazione e la struttura delle nuvole
Investigando sulla generazione del potente campo magnetico di Giove
Esplorando la magnetosfera polare e l'aurora di Giove
Osservazione delle lune di Giove, comprese le grandi lune Ganimede, Europa e Callisto
Attraverso le sue osservazioni e misurazioni, Juno mira a fornire una migliore comprensione della formazione e dell'evoluzione di Giove e del suo ruolo nel contesto più ampio del sistema solare.