แอมัลเธียโคจรรอบดาวพฤหัสบดี โดยมีระยะทางห่างจากดาวพฤหัสบดี 181 000 กิโลเมตร (2.54 เท่าของรัศมีของดาวพฤหัสบดี) วงโคจรของแอมัลเธียเป็นวงรีโดยมีความเยื้อง 0.003 และทำมุมเอียง 0.37° กับเส้นศูนย์ของดาวพฤหัสบดี[1] ค่าความเยื้องและมุมเอียงแม้ว่าจะมีขนาดเพียงเล็กน้อยก็ตามเป็นความผิดปกติของวงโคจรของดาวบริวารชั้นในซึ่งเป็นอิทธิพบจากดวงจันทร์ของกาลิเลโอดวงในสุดคือไอโอ: ในอดีตที่ผ่านมาแอมัลเธียได้ผ่านการสั่นพ้องของวงโคจรกับไอโอหลายต่อหลายครั้งจนทำให้เกิดความเยื้องและมุมเอียงดังเช่นปัจจุบัน (การสั่นพ้องของวงโคจรเกิดขึ้นเมื่องอัตราส่วนของคาบการโคจรของวัตถุสองชิ้นเป็นอัตราส่วนจำนวนเต็ม เช่น m:n) [7]

วงโคจรของแอมัลเธียอยู่ใกล้กับบริเวณขอบด้านนอกของชั้นวงแหวนเบาบางแอมัลเธียซึ่งเป็นวงแหวนที่เกิดขึ้นจากการสะสมของฝุ่นที่หลุดออกจากพื้นผิวของแอมัลเธีย[15]