Romfartøyet besto av kretsløpsmodulen Cassini og landingsfartøyet Huygens. Cassini som var oppkalt etter den italienske astronomen og ingeniøren Giovanni Cassini (1625–1712) som var pioner i utforskningen av Saturn og dens måner, gikk i kretsløp omkring Saturn og dens måner, og gjorde det i fire år. Huygens gikk inn i atmosfæren til månen Titan og landet på dens overflate. Cassini-Huygens var et internasjonalt samarbeid mellom tre romfartsorganisasjoner. Sytten land bidro til byggingen av fartøyet. Cassini-modulen ble bygget av, og ble operert av NASAs Jet Propulsion Laboratory. Sonden Huygens ble bygget av European Space Agency. Den italienske romfartsorganisasjonen Agenzia Spaziale Italiana leverte Cassinis radar- og kommunikasjonsantenne.