Mô hình lõi Io, cho thấy một phần lõi được duy trì ở trạng thái nóng chảy bởi nhiệt thủy triều, phần màu cam trên hình.

Nguồn nhiệt chính cho hoạt động núi lửa của Io đến từ các lực thủy triều được tạo ra bởi lực hấp dẫn của Sao Mộc.[3] Nguồn nhiệt đến từ bên ngoài này khác với nguồn địa nhiệt từ nội tại Trái Đất cho các hoạt động núi lửa trên Trái Đất, vốn là kết quả của phân rã đồng vị phóng xạ và nhiệt dư từ thời kỳ bồi tụ nguyên thủy.[4][18] Ở Trái Đất, những nguồn nhiệt nội tại gây ra đối lưu manti, dẫn đến hoạt động núi lửa thông qua kiến tạo mảng.[19] Trên Io, nhiệt thủy triều phụ thuộc vào khoảng cách từ nó đến Sao Mộc, độ lệch tâm quỹ đạo, thành phần cấu tạo bên trong Io, và trạng thái vật lý của nó.[20]

Cộng hưởng quỹ đạo của Io với Europa và Ganymede giúp duy trì quỹ đạo lệch tâm của Io và ngăn cản lực thủy triều làm cho Io bị chuyển về quỹ đạo tròn. Cụ thể, chu kỳ quay của Europa gấp 2 lần chu kỳ quay của Io, và chu kỳ quay của Ganymede gấp 2 lần chu kỳ quay của Europa. Vị trí mà Io ở gần Europa nhất luôn xảy ra tại cùng một điểm trên quỹ đạo của Io và của Europa, lặp lại một lần sau hai vòng quay của Io, tại đó Europa kéo Io về phía nó thông qua lực hấp dẫn. Lực kéo định kỳ, theo tần số cộng hưởng, tại một điểm trên quỹ đạo giúp duy trì quỹ đạo không tròn của Io. Hiện tượng tự xảy ra với tương tác giữa Europa và Ganymede, cũng như giữa Io và Ganymede.[21]

Lực thủy triều nhào bóp Io khi nó di chuyển trên quỹ đạo, gây ra ma sát làm nóng chảy lõi Io. Các mũi tên xanh chỉ vận tốc góc của Io trên quỹ đạo, nhanh hơn ở cận điểm, và chậm hơn ở viễn điểm.Hoạt hình minh họa một cách phóng đại biến dạng của Io khi di chuyển trên quỹ đạo.

Độ lệch tâm quỹ đạo dẫn đến hai hiệu ứng làm tỏa nhiệt trên Io. Thứ nhất, bướu thủy triều của Io ở cận điểm quỹ đạo, khi Io gần Sao Mộc hơn và chịu lực hút mạnh hơn, cao hơn tới 100 mét (330 ft) so với ở viễn điểm quỹ đạo, do chênh lệch lực hấp dẫn của Sao Mộc giữa hai củng điểm quỹ đạo này. Như vậy hình dáng của bướu thủy triều biến dạng liên tục khi Io di chuyển quỹ đạo, co bóp theo đúng chu kỳ quay của Io. Thứ hai, trong khi Io tự quay quanh trục của nó với tốc độ góc tương đối đều đặn, bằng với tốc độ góc trung bình của Io trên quỹ đạo, thì bướu thủy triều lại không quay với tốc độ đều. Bướu thủy triều quay với tốc độ góc của Io trên quỹ đạo, và do đó quay nhanh hơn ở cận điểm quỹ đạo, và chậm hơn tại viễn điểm quỹ đạo. Như vậy, nếu đứng trong hệ quy chiếu của Io, bướu thủy triều sẽ quay lúc lắc, lắc sang một bên ở cận điểm quỹ đạo, và lắc sang bên kia ở viễn điểm quỹ đạo. Góc lúc lắc khoảng nửa độ,[22] ứng với sự dịch chuyển qua lại của đỉnh bướu thủy triều trong khoảng cách cỡ 16 km. Tổng hợp sự co bóp và lúc lắc của bướu thủy triều làm biến dạng Io, nhào bóp thiên thể này, và gây ra ma sát trong lòng Io, sinh ra nhiệt thủy triều, duy trì trạng thái tan chảy của ít nhất một phần lõi của Io.[21]

Không giống như ở Trái Đất, nơi mà nội nhiệt được tỏa ra ngoài không gian qua dẫn nhiệt ở các lớp vỏ, trên Io nội nhiệt được giải phóng qua hoạt động núi lửa và sinh ra thông lượng nhiệt tỏa ra lớn (tổng cộng 0,6 đến 1,6 × 1014 W). Một nghiên cứu vào 2015, chỉ ra các dòng chảy của mắc ma bên trong lòng Io, là hỗn hợp của đá rắn và mắc ma lỏng, gây ra nhiệt do ma sát khi chảy, khiến vị trí phun trào của núi lửa được quan sát thực tế trên Io bị lệch về phía đông khoảng 30 đến 60 độ so với mô hình nhiệt thủy triều của Io đơn giản không có dòng chảy trong lòng.[23][24] Mô hình của quỹ đạo Io cho thấy nhiệt thủy triều bên trong Io thay đổi theo thời gian, và giá trị thông lượng nhiệt hiện tại không đại diện cho mức trung bình lâu dài.[20] Thông lượng nhiệt quan sát được hiện tại lớn hơn lượng nhiệt ước tính được sinh ra từ nhiệt thủy triều, cho thấy rằng Io đang ở giai đoạn nguội đi, sau một thời gian bị thủy triều nhào bóp mạnh hơn trước đó.[25] Theo định luật bảo toàn năng lượng, thông lượng nhiệt tỏa ra ngoài không gian từ Io làm tiêu hao cơ năng của hệ các thiên thể Io, Sao Mộc, Europa và Ganymede, là hệ thống được gắn kết thông qua tương tác hấp dẫn.[26] Một nghiên cứu vào năm 2009 của Valéry Lainey và các đồng nghiệp, phân tích dữ liệu của 116 năm quan sát hệ thống Sao Mộc và các vệ tinh tự nhiên của nó, chỉ ra rằng sự tiêu hao cơ năng nêu trên đang làm cho Io quay ngày càng gần Sao Mộc hơn, và ba vệ tinh Io, Europa và Ganymede đang trong quá trình rời khỏi cộng hưởng quỹ đạo.[21][27]