土卫九是土星距离最远的一颗卫星，半径110千米，科学家猜想它是被土星俘获的一颗小行星。“卡西尼号”在离开它2000千米处经过对它的质量和密度进行了测量，
2005年2月17日，卡西尼号在离开土卫二1179千米处经过，而同年3月9日，距离更近到499千米。
土卫二半径250千米表面非常明亮，几乎能反射百分之百的阳光。科学家怀疑它的表面是光滑的冰层，卡西尼号探测它的磁场以判断它的表层下面是否有含盐分的水存在。2005年4～9月，卡西尼号的轨道将从土星赤道面改变到与这一平面成22度夹角，居高临下对土星光环和大气进行测量，进一步探测光环结构、组成光环的物质粒子和土星大气物理特性。2005年9～11月，卡西尼号将逐个接近土卫四、土卫五、土卫七和土卫三，分别对它们进行观测。土卫四半径560千米土卫五半径870千米，它们的外表很像我们的月亮，密布环形山。土卫七位于土卫六与土卫八之间形状不规则最长处直径175千米，很像一颗小行星。土卫三半径530千米，密度和水一样，很可能是一个冰球。
2006年7月到2007年7月，卡西尼号将系统地监视和拍摄土星、土星光环、土星磁层的图像。2007年7～9月它将再次拍摄土星及其家族的电影，并在9月10日到离开土卫八约1000千米处对土卫八进行观测。土卫八半径为720千米其表面一面颜色很暗，另一面却接近白色，很为奇特。2007年10月到2008年7月，卡西尼号将逐步地进一步增大轨道与土星赤道平面的夹角，最后达到75.6度这样卡西尼号就能更好地观测土星的光环，测量远离土星赤道平面处的磁场和粒子、监视土星的两极地区和观测土星极光现象。其间，在2007年12月3日和2008年3月12日，两次接近土卫十一，分别在离开土卫十一6190千米和995千米处对这颗卫星进行观测。2017年9月15日，已经在太空工作20年的卡西尼号探测器在受控情况下，于土星大气层中坠毁。
将于2026年发射蜻蜓号着陆器前往土星最大卫星——土卫六。蜻蜓号将对土卫六进行全方位探查，研究生命的起源以及该星球是否能够维持微生物生命。NASA在其官网声明中称，蜻蜓号是一架双四轴无人飞行器，拟于2026年年发射，2034年抵达土卫六。蜻蜓号将探索土卫六这个冰冷世界的几十个地点，采样和测量土卫六表面有机物质的组成，以表征土卫六环境的可居住性，并调查生命起源化学的进展。这也将是NASA首次在另一个星球使用多旋翼飞行器进行科学研究。
土星是密度最小的行星，拥有最多的卫星，发生过最高的风眼墙、持续时间最长的闪电暴。土星周围宽阔的环系也是太阳系中最大的环系。
2023年5月10日，据英国《新科学家》网站报道，国际天文学联合会宣布，土星的卫星家族再添28名“新丁”，使其卫星总数达到117颗，超越木星的95颗，一跃成为太阳系的“卫星之王”。