Erdvėlaivis Cassini buvo pirmasis zondas, specialiai sukurtas Saturnui tyrinėti, ir pirmasis, įskridęs į orbitą aplink milžinišką planetą. Jame buvo nusileidimo zondas Huygens, kuris buvo skirtas nusileisti ir ištirti didžiausią Saturno palydovą Titaną. „Cassini“ turi dvylika mokslinių instrumentų, taip pat didelio pralaidumo anteną, skirtą ryšiui su Žeme, ir radioizotopinio terminio generatoriaus (RTG) maitinimo šaltinį.
„Cassini“ buvo paleistas iš Kanaveralo kyšulio 15 m. spalio 1997 d. nešėjančia raketa „Titan IV/Centaur“. „Cassini“ buvo antras pagal dydį tarpplanetinis zondas, kada nors paleistas, o didelės energijos trajektorijai į Saturną reikėjo atlikti daugybę gravitacinių jėgų, kad erdvėlaivis būtų varomas nenaudojant per daug degalų. Prieš įskrisdamas į Saturno orbitą 1 m. liepos 2004 d., orbiteris du kartus apskriejo Venerą – vieną – Žemę, o kitą – milžinišką Jupiterio planetą.
Orbitoje aplink Saturną Cassini manevravo naudodamas raketų pakėlimą ir Saturno palydovų, ypač Titano, praskriejimą. 25 m. gruodžio 2004 d. Cassini paleido zondą Huygens, kuris vėliau pateko į Mėnulio atmosferą ir nusileido ant jo paviršiaus. Nuo tada Cassini tęsė Saturno ir jo plačių mėnulio bei žiedų sistemų tyrimus ir atliko daug daugiau Titano ir kitų palydovų, tokių kaip Enceladus, stebėjimų. Cassini aptiko keturis jaunus mėnulius, per mažus, kad juos būtų galima stebėti iš Žemės.
„Cassini“ turi dvylika skirtingų mokslinių instrumentų, įskaitant didelės raiškos vaizdo kamerą, kuri į Žemę grąžino tūkstančius Saturno ir jo apylinkių nuotraukų. Jo infraraudonųjų spindulių kamera gali išmatuoti objektų temperatūrą ir buvo naudojama norint pamatyti Titano visuotinę miglą, kad būtų galima nustatyti paviršių. Laive esantys radaro prietaisai buvo naudojami skystų ežerų buvimui Titane patvirtinti, o per Saturno žiedus leisdami radijo bangas mokslininkai galėjo nustatyti žiedų sistemos struktūrą. „Cassini“ taip pat turi kelis detektorius magnetinio lauko stiprumui matuoti; vietinio Encelado magnetinio lauko nuokrypis buvo panaudotas siekiant patvirtinti, kad mėnulis turi atmosferą, kurią daugiausia sudaro vandens garai.