Voyager 1 phát hiện ra rằng khoảng 7% thể tích của bầu khí quyển phía trên Sao Thổ là heli (so với 11% thể tích của bầu khí quyển Sao Mộc), trong khi hầu hết phần còn lại là hydro. Vì hàm lượng heli bên trong Sao Thổ được cho là giống như của Sao Mộc và Mặt Trời, nên hàm lượng heli thấp hơn ở bầu khí quyển phía trên có thể hàm ý rằng heli nặng hơn có thể đang dần chìm qua hydro của Sao Thổ; điều đó có thể giải thích lượng nhiệt dư thừa mà Sao Thổ tỏa ra so với năng lượng mà nó nhận được từ Mặt Trời. Gió thổi với tốc độ cao trên Sao Thổ. Gần xích đạo, cả hai tàu Voyager đo được sức gió khoảng . Gió thổi chủ yếu theo hướng Đông.