於是，科學家巧妙地為“卡西尼”號設計了借助金星、地球和木星之間的引力，接力加速奔向土星的旅程。這樣一來，“卡西尼”號的行程將增加到32億千米，曆時7年。1998年4月，“卡西尼”號繞過金星，在金星引力的作用下，加速並改變方向；1999年6月，它再次飛過金星，利用金星引力進一步加速，向地球奔來；1999年8月，“卡西尼”號掠過地球，借助地球引力加速飛向木星；2001年1月，“卡西尼”號從木星那裏進行最後一次借力加速後，直奔土星。兩次金星借力，一次地球借力，一次木星借力，這樣的飛行軌道安排就是著名的“VVEJ飛行”，這裏的“V”、“E”、“J”分別是金星、地球、木星英文單詞的首寫字母。“VVEJ飛行”可以使“卡西尼”號的土星之旅節省77噸燃料，這相當於“卡西尼”號總質量的10倍。
1997年10月15日，美國肯尼迪航天中心，探測器“卡西尼”號由“大力神-4B”火箭托舉，呼嘯著向太空飛去，開始了曆時7年、行程35億千米的土星之旅。
在此之前，“先驅者11”號和“旅行者1”號和“2”號曾於20世紀70年代和80年代在土星附近飛過，它們拍到了土星表麵及土星環的情況。“哈勃”望遠鏡也提供過出色的土星圖像。但它們都隻是浮光掠影，對土星沒有細致地進行考察，更未能揭示出人們最感興趣的土星衛星6雲層下的世界。因此，美國宇航局與歐空局和意大利航天局聯手，研製了這艘迄今最大、最先進的行星際探測器，“卡西尼”號抵達土星並且將之命名為“卡西尼”號，以紀念發現了土星環之間最寬黑縫的天文學家卡西尼。
“卡西尼”號高約2層樓，直徑約27米，總重6噸，比昔日輝煌的“旅行者”號探測器重2～3倍。它由軌道器和“惠更斯”子探測器組成，上麵共有18台科學儀器，其中軌道器上12台，子探測器上6台。這些儀器包括可提供50萬張土星、土星環及土星衛星照片的照相設備，可透過土星衛星6大氣層的掃描雷達，監視土星大氣和土星風的監測器“卡西尼”無人駕駛太空船在土星環外側幾乎與其在同一平麵時拍攝的圖像，以及磁場探測器和宇宙塵埃探測器等。
2004年7月，“卡西尼”號抵達土星軌道後，軌道器將環繞土星考察4年，總共將飛行74圈，並有45次飛近土星衛星6。而幾個月後“惠更斯”探測器從軌道器分離出去，進入土星衛星6進行探測。“惠更斯”子探測器是一個直徑27米的碟形物體，質量為343千克，它利用降落傘在土星衛星6表麵著陸。在25小時的降落過程中，將用所帶儀器分析土星衛星6大氣成分，測量風速和探測大氣層內的懸浮粒子，並在著陸後維持工作狀態1小時。所搜集到的數據及拍攝的圖片將通過“卡西尼”軌道器傳送回地球。
“卡西尼”號宇宙飛船飛過
“泰坦”時拍攝的由於路途迢迢，“卡西尼”探測器攜帶的主燃料罐裝有3000千克的燃料，以滿足兩台二元推進主發動機的需要，另有142千克的燃料供給16個小型反作用力推進器。這些小推進器用於控製航天器的飛行方向和微調飛行路線。另外，“卡西尼”號需考察土星4年，為了保證各種科學儀器的能量供給，“卡西尼”號上還載有327千克的鈈-238核燃料，是迄今攜帶核燃料最多的航天器。因為鈈-238具有高放射性，許多科學家曾擔心一旦發射失敗，它會對地麵造成嚴重的核汙染。
“卡西尼”號土星探測器上實現了環繞土星運行軌道飛行的計劃，並發回了一組關於土衛6“泰坦”號的最新、最清晰的照片。科學家們對此進行了研究。
科學家們發現，除了一片特別炫目的雲外，“泰坦”號的天空幾乎沒有一絲雲的痕跡。這片特別炫目的雲麵積跟美國的亞利桑那州大小差不多，位於“泰坦”號的南極，在土星的夏季，這裏一天都可以得到光線的照射。這塊罕見的雲需要四五個小時才能形成，類似於地球上夏季出現的堆積雲。但“泰坦”號上的雲層主要由甲烷組成，而不是主要水組成。
“卡西尼”號探測器還通過分光計拍到了“泰坦”號的一些照片，分光計的波長從可見到紅外線光不等。照片顯示，土星衛星6表麵到處分布著冰塊和碳氫化合物。
科學家們還發現，位於土星光環之間的“卡西尼縫”充滿了灰塵，這是迄今所發現的土星的最外層光環。就是這層光環，每秒可引發680次土星物質間的碰撞，也就是說，每秒可給土星留下10萬個左右的大小土坑。