Az Amerikai Egyesült Államok űrügynöksége (NASA) és az Európai Űrügynökség (ESA) által létrehozott Cassini-Huygens űrszondapár 2004. július 1-jén, a mintegy 7 évig tartó naprendszerbeli utazásának befejezéseként megérkezett a Szaturnusz és holdjainak rendszerébe. A földi irányítóközpont utasításainak megfelelően a Cassini keringő egység világidő szerint 2:36-kor gyújtotta be főhajtóművét, hogy a bolygó erős gravitációs tere be tudja fogni a nagy sebességgel száguldó űrszondát. A Cassini a manőver során szerencsésen keresztülhaladt az F és G gyűrűk közötti résen, majd elérte a Szaturnusz felszínétől mért eddigi legkisebb, 19980 km-es távolságot. A szondapár sebessége ekkor mintegy 40 km/s volt. A gyűrűk síkjának átmetszését felölelő időszakban a fedélzeti spektrométerek számos hullámhossztartományban - az infravöröstől az ultraibolyáig - végezték méréseiket, illetve látványos optikai felvételek is készültek. Észleléseik szerint a gyűrűk nagyrészt vízjégből, valamint feltehetőleg a holdakról származó poranyagból épülnek fel, valamint arra is fény derült, hogy a Szaturnusz holdjainak gravitációs perturbáló hatása jelentősen befolyásolhatja a gyűrűk finomszerkezetét.
A Cassini keringő egység ekkor megkezdte 4 évesre tervezett vizsgálódásait a Szaturnusz környezetében, melynek során 74-szer kerüli majd meg a gázóriást, valamint 52-szer megközelít hetet a Szaturnusz jelenleg ismert 31 holdja közül. Ugyancsak egyedülálló jelentőségű lesz az Európai Űrügynökség altal megalkotott Huygens leszálló egység küldetése is, mely 2005. január közepén ereszkedik majd le a Szaturnusz legnagyobb holdja, a főleg nitrogénből álló, a látható tartományban észlelő berendezések számára áthatolhatatlan atmoszférával rendelkező Titán felszínére. A Titán - melynek közelében a Cassini 2004. október 26-án is elrepül - szerves kémiai sajátosságainak vizsgálata közelebb viheti a kutatókat Földünk korai állapotainak megismeréséhez is.
A Szaturnusz kiterjedt mágneses térrel rendelkezik, mely kölcsönhatásba lép a napkoronából kiáramló, töltött részecskék alkotta napszéllel, melynek következményeként a bolygó Nap felé eső oldalán egy lökéshullámfront, az úgynevezett fejhullám jön létre. Ezt a jelenséget, valamint a magnetoszférában áramló plazma fizikai jellemzőit, dinamikáját a Cassini keringő egység plazma műszerei elemzik. Az MTA KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet (RMKI) kutatói a fedélzeti magnetométer (MAG) és a plazma spektrométer (CAPS) létrehozásában vettek részt a földi ellenőrző berendezések és a kalibráló rendszerek megépítésével. A NASA díjjal ismerte el tevékenységüket. Az RMKI egy-egy munkatársa társkutatói szinten vesz részt a CAPS és a MAG kísérletben.
A CAPS - valamint a többi plazma- és hullámdetektor - adatai szerint az odaút során a Cassini 7-szer keresztezte a Szaturnusz fejhullámát a bolygótól 49,2, illetve 40,9 szaturnusz-sugárnyi (RS = 60330 km) távolságban. Ennek alapján a Szaturnusz lökéshullámfrontja a Cassini megérkezésének idején mintegy másfélszer volt messzebb a bolygótól, mint Pioneer-11, valamint a Voyager-1 és -2 szondák ottjártakor 1979-ben, 1980-ban és 1981-ben. A mért eltérés oka a lökéshullámnak - mivel nyomásegyensúlyi felület - az áramló napszél nyomásának értékétől függő dinamikus mozgása, melyet a Föld közelében és más bolygók esetében is számtalanszor megfigyeltek már. A Cassini a Szaturnusz magnetoszféráját határoló felületet - a magnetopauzát - összesen 11 alkalommal metszette át a bolygótól 34,6, illetve 30,6 RS távolságban. A Szaturnusz magnetoszférájának legbelső, 8 RS-ig terjedő tartományában a plazma - mely főként a vízből származtatható molekulákból (például O+, OH+, H2O+, H3O+) áll - jó közelítéssel együtt forog a bolygó mágneses terével. Ebben a régióban kis energiával rendelkező N+ ionokat is találtak, melyek feltehetőleg vagy a Szaturnusz jéggel borított holdjainak felszínéről, vagy az E gyűrűből, illetve a Titán atmoszférájában található nitrogéntől származhatnak. A jeges holdak, illetve az E gyűrű környezetében detektált víz-csoportba tartozó elemekkel ellentétben az A és B gyűrűknél főleg O2+ és O+ ionokat észleltek, melyek például a két Jupiter hold - az Európa és a Ganymedes - atmoszférájában is kimutatott molekuláris oxigén jelenlétére utalnak.
A Cassini MAG műszere szintén folyamatosan mérte a Szaturnusz környezetében áramló plazma által - az úgynevezett "befagyási jelenség" révén - szállított mágneses teret. Különösen értékesek a 2004. július 1-jén elért legnagyobb Szaturnusz-közelség idején végzett megfigyelések, melyekkel a korábbiakhoz képest lényegesen pontosabban lehetett feltérképezni a Szatunusz saját mágneses terét.
Az űrszonda jelenleg a terveknek megfelelően, hibátlanul működik, és folyamatosan továbbítja az adatokat a Földre.