Magnetosfera Saturna obszar zdominowany przez pole magnetyczne planety jest znacznie spokojniejsza od jowiszowej, która generuje silne szumy radiowe, bez trudu odbierane na Ziemi. Atmosferę Tytana odkryto już w 1943 roku, ale bliższe informacje o niej, podobnie jak o innych księżycach Saturna, uzyskano dopiero z nadejściem ery kosmicznej. Pierwszym statkiem kosmicznym, który badał układ Saturna, był Pioneer 11. Ten niezbyt skomplikowany próbnik przeleciał obok Jowisza w roku 1974, a Saturna minął pięć lat później. Jego aparatura wykryła nieznany wcześniej pierścień F, przeprowadziła zdalne badania atmosfery gazowego olbrzyma, oszacowała natężenie jego pola magnetycznego oraz ustaliła przybliżone rozmiary i kształt jego magnetosfery. Yoyagery 1 i 2, które przeleciały obok Saturna w 1980 i 1981 roku, zostały już wyposażone w znacznie lepsze kamery i spektrometry. W układzie pierścieni Saturna sondy te odkryły bardzo dziwne struktury ciemne radialne smugi, które na tle pierścieni wyglądają jak szprychy kola.
Przypuszcza się, że tworzą je drobne ziarna pyłu, które lewitują elektromagnetycznie ponad płaszczyzną pierścieni. Z tej i innych obserwacji wynika, że w pierścieniach znajdują się zarówno ciała o rozmiarach dużych głazów, jak i niewielkie ziarna pyłu. Oprócz pierścieni Voyagery sfotografowały fragmenty powierzchni lodowych księżyców Saturna, na których wykryły ślady różnych gwałtownych procesów. Najciekawsze odkrycia dotyczyły jednak Tytana. Voyager 1 zbliżył się do tego drugiego pod względem wielkości księżyca w Układzie Słonecznym (po jowiszowym Ganimedesie) na odległość zaledwie 4000 km. Pomarańczowa mgła uniemożliwiła kamerom ogląd szczegółów jego powierzchni, ale inne instrumenty zmierzyły temperaturę i ciśnienie atmosfery oraz stwierdziły, że jej głównym składnikiem jest azot, a drugim co do obfitości metan. Voyager stwierdził też, że dynamika atmosfery Tytana jest zdumiewająco podobna do dynamiki atmosfery ziemskiej.
Meteorologiczną rolę ziemskiej wody odgrywa na Tytanie metan: mogą tam padać deszcze ciekłych węglowodorów, które następnie zbierają się w jeziorach lub oceanach na powierzchni księżyca (jej temperatura wynosi około 94 K, czyli179°C, i wyklucza istnienie ciekłej wody, ale nie jest zbyt niska dla ciekłych węglowodorów). Znane nam formy życia nie mogły zapewne powstać na Tytanie; można jednak mieć nadzieję, że analiza reakcji chemicznych, jakie zachodzą na tym odległym globie, pomoże nam zrozumieć wczesną historię życia na Ziemi. Podstawowym składnikiem tych reakcji jest metan, którego cząsteczki są rozbijane w górnej atmosferze Tytana przez ultrafioletowe promieniowanie Słońca. Wyniki Voyagerów zachęciły naukowców do zaplanowania misji, której celem byłyby długotrwale badania układu Saturna. Na początku lat osiemdziesiątych fundusze przeznaczone na badania planetarne nie były zbyt wielkie, dlatego NASA i ESA postanowiły połączyć swe wysiłki. W latach 19821983 europejscy i amerykańscy naukowcy zaczęli opracowywać plany wspólnej eksploracji Układu Słonecznego. Na liście potencjalnych wypraw poczesne miejsce zajęła misja do Saturna.