Callisto s'était vouée à la virginité, et passait sa vie dans la montagne à chasser, dans la troupe des compagnes d'Artémis.
Zeus la vit et l'aima. Il s'unit à elle, en prenant la forme d'Artémis, car Callisto fuyait tous les hommes. Selon d'autres, il prit la forme d'Apollon, le dieu arcadien, frère d'Artémis. Avec elle, il engendra Arcas.
Callisto était enceinte d'Arcas quand, un jour, Artémis et ses compagnes décidèrent de se baigner dans une source. Callisto dut se dévêtir, et sa faute fut révélée.
De colère, Artémis la chassa, et la transforma en ourse. On dit aussi que cette transformation fut due à la jalousie d'Héra, ou encore à une précaution de Zeus qui voulut dissimuler son amante et la soustraire, sous cette forme, a la vengeance de sa femme.
Zeus la transforma en une constellation, la Grande Ourse.
On lui attribue aussi parfois un second fils, frère jumeau d'Arcas, le dieu Pan.