Darauf folgten Voyager 1 und 2, die sich dem zweitgrößten Planeten näherten, um der irdischen Bevölkerung 400 Fotos vom zweitgrößten Planeten und einigen seiner Monde zu übermitteln. Wie bei Pioneer 11 wurde die Sonde gesteuert, ohne dabei den Asteroidengürtel zu durchqueren. Die beiden Sonden erreichten den Saturn 1980 bzw. 1981. Mit diesen Missionen wurde es möglich, Aufnahmen mit höherer Auflösung von dem Planeten zu machen. Dabei wurden weitere Monde und neue Ringe entdeckt.
Der NASA-Raumsonde Cassini gelang es nach sieben Jahren Flugzeit in 2004, eine der Umlaufbahnen zu erreichen, um den Saturn, seine Ringe und Monde erforschen und dauerhaft beobachten zu können. Seitdem umkreist die Sonde den Planeten und sendet Fotos an die Erde. Es war die erste Sonde, die den großen Planeten aus dem Orbit erforschte. Mit dieser Mission konnte bewiesen werden, dass das Ringsystem aus Hunderten von Ringen besteht. Auch die größeren Monde des zweitgrößten Planeten erforschte Cassini genauer. Die Sonde wurde gezielt entlang einzelner Monde des Saturns geführt. So wurde es möglich, Aufnahmen von den Mondoberflächen in extrem hoher Auflösung zu machen.
Die Auflösung betrug teilweise zehn Meter pro Pixel. Auf diese Weise konnte nachgewiesen werden, wie unterschiedlich die Saturnmonde beschaffen sind. Auch bezüglich der Erforschung des Titan brachte diese Mission Fortschritte. Mittels Infrarot- und Radarkameras konnte die dichte Atmosphäre des größten Saturnmondes durchdrungen und aufgenommen werden. Im Januar 2015 landete die Sonde Huygens, Tochtersonde von Cassini, auf dem Mond Titan und ermöglichte es, dessen Oberfläche zu erforschen. Die Landung begann in einer Höhe von rund 1300 Kilometern. Auf den Aufnahmen ist das Panorama unterhalb der dichten Atmosphäre erkennbar. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Mond Titan neben der Erde der einzige Himmelskörper unseres Sonnensystems mit Flüssigkeitsvorkommen auf der Oberfläche ist.