A küldetés célja a Szaturnusz bolygónak és 31 ismert holdjának négy éven át tartó tanulmányozása volt.
A NASA által szervezett program az Amerikai Egyesült Államok űrügynöksége és 17 ország, köztük Magyarország részvételével szervezett űrprogram szondája a Cassini–Huygens. Az űrszondák Giovanni Cassini olasz származású francia csillagászról nevezték el. Az eddigi legnagyobb szabású tudományos célú űrkutatás célja a Szaturnusz bolygó környezetének vizsgálata volt 2004 és 2008 között, valamint a Huygens leszállóegység eljuttatása a Titán hold felszínére.
A Szaturnusz-gyűrűk háromdimenziós szerkezetének és dinamikus viselkedésének meghatározása tartozott a tudományos célok közé, valamint a holdak felszíni összetételének és geológiai múltjának meghatározása, továbbá a magnetoszféra viselkedésének és háromdimenziós szerkezetének mérése és a Szaturnusz légkörének vizsgálata a felhők szintjén. Vizsgálata a titáni felhők időbeli változását és a Titan felszínét.
A Jet Propulsion Laboratory építette a Cassini orbitert, a Huygens landert az Európai Űrügynökség, az orbiter nagy teljesítményű antennáját pedig az Olasz Űrügynökség. 3,26 milliárd dollár volt a Cassini–Huygens program összköltsége.
A Cassini–Huygens űrszonda 2004. július 1-jén állt sikeresen pályára a Szaturnusz körül, s mivel az eredeti programot meghosszabbították 2017. szeptember 15-éig, a Cassini ekkor fejezte be a küldetését. Ezt követően a Szaturnusz légkörébe belemerült és megsemmisült.
