Junos primære videnskabelige mål er at undersøge Jupiters indre struktur og dynamik, herunder dens vandoverflod og fordeling, egenskaberne af dens atmosfære og de magnetiske felter, der genereres af dens hurtige rotation. For at nå disse mål er Juno udstyret med en række videnskabelige instrumenter, herunder et magnetometer, et mikrobølgeradiometer, et billedapparat til synligt lys og en række spektrometre.
Nogle specifikke mål for Junos mission omfatter:
Bestemmelse af Jupiters indre struktur og sammensætning
Studerer Jupiters atmosfære, herunder dens sammensætning, cirkulationsmønstre og skystruktur
Undersøgelse af genereringen af Jupiters kraftfulde magnetfelt
Udforsker Jupiters polære magnetosfære og nordlys
Observation af Jupiters måner, inklusive de store måner Ganymedes, Europa og Callisto
Gennem sine observationer og målinger sigter Juno på at give en bedre forståelse af Jupiters dannelse og udvikling og dens rolle i solsystemets bredere sammenhæng.