Nằm giữa sao Mộc và sao Thiên Vương, sao Thổ cách Mặt trời 1,43 tỉ km - hay mười lần khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời. Chỉ nhỏ hơn sao Mộc, sao Thổ chủ yếu được tạo nên từ khí hydro và heli, làm cho nó trở thành hành tinh lỏng nhất trong Thái Dương hệ. Ba phi thuyền của NASA - Pioneer 11, Voyager 1 và Voyager 2 - đã bay ngang qua hành tinh có nhiều quầng bụi đầy băng đá này vào các năm 1979, 1980 và 1981. Tuy nhiên, Cassini-Huygens là tàu thăm dò đầu tiên có nhiệm vụ nghiên cứu hệ thống sao Thổ.
Theo các nhà khoa học, sao Thổ là một nơi lạnh lẽo và nhiều gió. Nhiệt độ ở đỉnh các đám mây lên tới -139 độ C và gió quét qua đường xích đạo của nó với tốc độ 500m/giây. Phi thuyền Cassini trị giá 3,4 tỉ USD của Mỹ (được đặt theo tên nhà thiên văn người Pháp gốc Italia Jean-Dominique Cassini có nhiều khám phá quan trọng về sao Thổ) và tàu thăm dò Huygens mà Cassini cõng trên lưng (được đặt tên theo nhà khoa học người Hà Lan Christian Huygens, người phát hiện mặt trăng Titan của sao Thổ) được phóng vào ngày 15.10.1997 từ mũi Canaverral, Florida.
Tàu Cassini-Huygens đã chu du 3,5 tỉ km tới sao Thổ, sau khi đi qua sao Kim, Trái đất và sao Mộc để lấy thêm lực đẩy. Đúng như dự kiến, Cassini lách qua một lỗ hổng rộng 1.006km giữa hai trong số các vòng ngoài đầy đá và băng của hành tinh này. Nó đã khai hoả một trong các động cơ chính để giảm tốc độ khi nghiên cứu hai vòng băng đá trên. Sau đó, nó quay trở ra và đi vào một trong 76 quỹ đạo dự kiến. Các nhà khoa học thuộc dự án hy vọng một ăng-ten giống như tấm khiên sẽ ngăn chặn mọi loại hạt bụi làm hỏng phi thuyền khi nó đi qua và nghiên cứu các vòng băng đá. Ngay khi đã ở trong quỹ đạo an toàn, Cassini-Huygens định hướng ăng-ten để chuyển tiếp dữ liệu về Trái đất.
