ยานแคสสินีเป็นยานสำรวจตัวแรกที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อสำรวจดาวเสาร์และเป็นยานอวกาศดวงแรกที่เข้าสู่วงโคจรรอบดาวเคราะห์ยักษ์ มันประกอบยานสำรวจลงจอด Huygens ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อขึ้นฝั่งและสอบสวนไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ Cassini มีเครื่องมือวิทยาศาสตร์สิบสองเครื่องรวมทั้งเสาอากาศแบนด์วิดธ์สูงสำหรับการสื่อสารกับโลกและแหล่งพลังงานเครื่องกำเนิดความร้อนไอโซโทปรังสี (RTG)
Cassini เปิดตัวจาก Cape Canaveral เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 1997 บนยานยนต์ Titan IV / Centaur แคสสินีเป็นยานสำรวจอวกาศที่ใหญ่เป็นอันดับสองที่เคยเปิดตัวและวิถีการเคลื่อนที่ของพลังงานสูงไปยังดาวเสาร์จำเป็นต้องมีชุดแรงโน้มถ่วงที่ต่อเนื่องเพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงมากเกินไป ยานอวกาศได้ทำการบินของดาวศุกร์สองดวงหนึ่งดวงโดยโลกหนึ่งดวงและดาวพฤหัสบดีดวงหนึ่งดวงหนึ่งก่อนที่จะเข้าสู่วงโคจรของดาวเสาร์ในวันที่ 1 กรกฎาคม 2547
เมื่ออยู่ในวงโคจรรอบดาวเสาร์แคสสินีก็ใช้จรวดเพิ่มและบินของดวงจันทร์ของดาวเสาร์ไททันที่สะดุดตาที่สุด เมื่อวันที่ 25 ธันวาคม 2547 แคสสินีได้ปล่อยหัวโพรบ Huygens ซึ่งต่อมาเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์และตกลงบนพื้นผิวของมัน ตั้งแต่นั้นมาแคสสินียังคงทำการตรวจสอบดาวเสาร์และระบบดวงจันทร์และวงแหวนอย่างต่อเนื่องและทำการสำรวจไททันและดวงจันทร์อื่น ๆ อีกมากมายเช่นเอนเซลาดัส ดวงจันทร์ใหม่สี่ดวงซึ่งเล็กเกินกว่าจะสังเกตได้จากโลกถูกค้นพบโดยแคสสินี
แคสสินีมีเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันถึงสิบสองชนิดรวมถึงกล้องภาพความละเอียดสูงซึ่งได้ส่งคืนภาพถ่ายของดาวเสาร์และภาพถ่ายโดยรอบไปยังโลกหลายพันภาพ กล้องอินฟราเรดของมันสามารถวัดอุณหภูมิของวัตถุและใช้ในการมองผ่านหมอกควันระดับโลกของไททันเพื่อทำแผนที่พื้นผิว เครื่องมือเรดาร์บนเรือถูกนำมาใช้เพื่อยืนยันการมีอยู่ของทะเลสาบของเหลวบนไททันและโดยการส่งคลื่นวิทยุผ่านวงแหวนของดาวเสาร์นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดโครงสร้างของระบบวงแหวนได้ แคสสินียังมีเครื่องตรวจจับหลายตัวเพื่อวัดความแรงของสนามแม่เหล็ก การเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กท้องถิ่นของเอนเซลาดัสถูกใช้เพื่อยืนยันว่าดวงจันทร์มีชั้นบรรยากาศซึ่งประกอบด้วยไอน้ำเป็นหลัก
