Pirmo reizi cilvēku radīts objekts Saturnu sasniedza 1979. gadā, kad robotizētā kosmiskā zondePioneer 11 palidoja 21 000 km attālumā no planētas atmosfēras.[10] Misijas laikā zonde uzņēma daudzus zemas izšķirtspējas planetārās sistēmas attēlus, kuru analīze liecināja, ka Saturns sastāv galvenokārt no šķidraūdeņraža. Zonde atklāja arī tievo F gredzenu un vienu līdz tam nezināmu Saturna pavadoni.[11]
1980. gada novembrī Saturnu sasniedza zondeVoyager 1, kuras uzdevums, lidojot garām planētai, bija tuvāka pašas planētas, tās gredzenu un lielāko pavadoņu izpēte. Zonde gar planētu lidoja 62 000 km attālumā no augšējās mākoņu robežas,[12] atklāja trīs jaunus Saturna pavadoņus, G gredzenu un nosūtīja uz Zemi augstas izšķirtspējas attēlus.
Deviņus mēnešus pēcVoyager 1, 1981. gada augustā Saturnu sasniedzaVoyager 2 zonde, kuras mērķis Saturna izpētē bija sekotVoyager 1 sūtītajiem datiem un attēliem.[13] Voyager misijās iegūtie dati un attēli pastiprināja zinātnieku interesi par Saturna planetāro sistēmu un bija pamatsCassini-Huygens Saturna izpētes programmai.[14]
2004. gada 1. jūlijā pēc septiņu gadu ceļojumaCassini-Huygens zonde ielidoja Saturna orbītā. Tā veica divus lidojumus gar Saturna lielāko pavadoni,Titānu, pirmsHuygens zondes palaišanas 2004. gada decembrī.Huygens zondes mērķis bija padziļināta Titāna izpēte. Zonde iegāja Titāna atmosfērā 2005. gada 14. janvārī un pēc 2,5 stundām nosēdās uz pavadoņa virsmas.[15]
Savas misijas laikāCassini veica virkni nozīmīgu atklājumu, starp kuriem kā vienu no svarīgākajiem var minēt pierādījumus ūdens eksistencei zem sasalušās virsmas uz Saturna pavadoņiem Titāna[16] unEncelada,[17] kas NASA zinātniekiem ļauj domāt, ka šie pavadoņi varētu būt potenciāli apdzīvojami.[18]
Cassini Saturna orbītā pavadīja 13 gadus, 294 reizes apriņķojot planētu.[19] Šajā laikā zondes raķešdegvielas rezerves bija izsīkušas, tāpēc tika nolemtsCassini iznīcināt, lai tā nejauši nesadurtos ar kādu no Saturna pavadoņiem.[20]Cassini misija beidzās 2017. gada 15. septembrī, kad zonde sadega pēc ielidošanas Saturna atmosfērā.[21]