Cassini merupakan pesawat ruang angkasa tak berawak pertama yang dirancang khusus untuk mengeksplorasi Saturnus, sekaligus yang pertama berhasil mengorbit planet raksasa ini.
Cassini membawa wahana pendaratan (probe), Huygens, yang dirancang untuk mendarat serta menyelidiki bulan terbesar Saturnus, Titan.
Cassini membawa dua belas instrumen ilmiah serta antena high-bandwidth untuk berkomunikasi dengan bumi. Wahana ini ditenagai dengan radioisotope thermal generator (RTG) yang berfungsi menghasilkan tenaga listrik.
Cassini diluncurkan dari Cape Canaveral pada tanggal 15 Oktober 1997 menggunakan kendaraan peluncur Titan IV/Centaur.
Cassini merupakan wahana antarplanet terbesar kedua yang pernah diluncurkan. Lintasan berenergi tinggi yang diperlukan untuk menuju Saturnus membuat wahana ini membutuhkan dorongan gravitasi besar agar bisa mencapai tujuan tanpa perlu mengkonsumsi terlalu banyak bahan bakar.
Cassini membuat dua penerbangan melintas Venus, satu melintas Bumi, dan satu melintas Jupiter sebelum memasuki orbit Saturnus pada 1 Juli 2004.
Setelah berada di orbit sekitar Saturnus, Cassini bermanuver menggunakan dorongan roket dan terbang melintasi bulan-bulan Saturnus, terutama Titan.
Pada tanggal 25 Desember 2004, Cassini melepaskan wahana penyelidikan Huygens ke Titan, untuk mendarat di permukaannya dan selanjutnya melakukan penelitian.
Sejak itu, Cassini terus melakukan penyelidikan terhadap Saturnus, bulan-bulannya (terutama Titan dan Enceladus), dan sistem cincin yang dimilikinya.
Empat bulan baru milik Saturnus juga berhasil ditemukan oleh Cassini. Bulan-bulan tersebut berukuran terlalu kecil sehingga tidak bisa diamati dari bumi.
Cassini membawa dua belas instrumen ilmiah termasuk kamera visual resolusi tinggi yang berhasil mengirimkan ribuan gambar Saturnus dan sekitarnya ke bumi.
Kamera inframerah yang dibawanya digunakan mengukur suhu berbagai objek dan dipakai untuk melihat menembus kabut Titan untuk memetakan permukaannya.
Instrumen radar yang turut dibawa digunakan untuk mengkonfirmasi keberadaan danau cairan di Titan dan digunakan untuk memetakan struktur sistem cincin Saturnus.
Cassini juga memiliki beberapa detektor untuk mengukur kekuatan medan magnet. Defleksi dalam medan magnet lokal Enceladus digunakan untuk mengkonfirmasi bahwa bulan saturnus ini memiliki atmosfer yang terutama terdiri dari uap air.[]