Em 6 de julho de 1938, um astrônomo americano chamado Seth Barnes Nicholson descobriu a lua de Júpiter Lysithea.
Nicholson viu Lysithea do Observatório Mount Wilson, na Califórnia, onde ele já havia descoberto mais três luas jovianas. Esta foi a décima lua que os astrônomos encontraram em Júpiter. Desde junho de 2017, 69 luas foram encontradas orbitando Júpiter.
Com um raio médio de 18 quilômetros, assumindo um albedo de 0,04, Lysithea é a segunda menor lua do grupo Himalia, uma família de satélites jovianos que têm órbitas e aparência semelhantes, e, portanto, são pensados para ter uma origem comum.
Lysithea pode ser um pedaço de um asteroide (um asteroide classe C ou D, a julgar pelo fato de que reflete apenas cerca de 4% da luz que recebe), que foi quebrada em uma colisão antes ou depois de ser capturada pela gravidade de Júpiter. Nesse cenário, as outras peças tornaram-se as outras luas do grupo Himalia: Leda, Himalia (a maior) e Elara.
Uma quinta lua, chamada S/2000 J11, apenas cerca de 2 quilômetros em raio, foi considerada candidata a este grupo. No entanto, foi perdido antes que sua órbita pudesse ser definitivamente determinada. Pode ter colidido com Himália, reunindo dois pedaços do antigo asteroide, e talvez criando um leve anel temporário de Júpiter perto da órbita de Himália.
A uma distância de cerca de 11,7 milhões de quilômetros de Júpiter, Lysithea leva cerca de 259 dias terrestres para completar uma órbita.
Foi nomeado em homenagem ao personagem mitológico Lysithea, filha do deus Oceanus e um dos muitos amantes do todo-poderoso Zeus.
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