A szonda majd négy éve kutatja a Földtől átlagban 1,2 milliárd kilométerre lévő óriásbolygót, annak környezetét, gyűrűrendszerét és több holdját. Eddig mintegy 140 ezer fényképet küldött a földi irányítóközpontba, és számos felfedezést tett, illetve igazolt korábbi tudományos elméleteket és feltevéseket.
A szondát 1997. októberében indították útjára, majd 3,5 milliárd kilométernyi, "kerülő utakon", úgynevezett hintamanőverekkel, a bolygók mozgási energiáját kihasználva megtett kozmikus utazást követően érte el úti célját, és 2004. július elsején állt pályára a gyűrűs bolygó körül.
Ugyanezen év karácsonyán levált róla az európai gyártmányú Huygens kutatólaboratórium, amely 2005. január 14-én leszállt a Szaturnusz legnagyobb holdjára, a Titánra, a Cassini pedig folytatta keringését az óriásbolygó körül.
Eredetileg tervezett 4 éves küldetése az idén júliusban fejeződött volna be, de kiemelkedő értékű "tudományos szolgálatai" arra késztették a NASA vezetőit, hogy a kutatási költségekre újabb 160 millió dollárnyi összeget megszavazva 2010-ig meghosszabbítsák misszióját. A Cassini így további 60 fordulatot tesz meg a Szaturnusz körül, miközben többször megközelíti az óriásbolygó néhány holdját, legtöbbször a Titánt és az Enceladust.