测土星和泰坦的大气层，和测量土星和它的卫星的重力场。
钸能源.由于土星与太阳的距离较远，使得以太阳能电池阵列作为这艘太空船的动力来源是行不通的。要产生足够的能量，这种阵列将会太大也太重。取而代之的是卡西尼号探测器由三个放射性同位素热电机（RTGs，radioisotope thermoelectric generators）供应能量。这是使用大约的钸-238（以二氧化钸的形式）以自然衰变的热通过发电产生直流电。卡西尼任务所使用的能源装置与使用在新视野号、伽利略号、和尤利西斯号探测