Thăm dò Sao Thổ mới chỉ được thực hiện độc nhất do các tàu thăm dò không người lái. Ba nhiệm vụ là bay ngang qua, tạo nên một nền tảng kiến thức mở rộng về hệ. Tàu vũ trụ Cassini–Huygens, phóng vào năm 1997, nằm trong quỹ đạo của Sao Thổ từ năm 2004 đến năm 2017.