Titans atmosfære består i stor grad av nitrogen – mindre komponenter fører til dannelsen av metan- og etanskyer og nitrogenrik organisk smog. Klimaet – inkludert vind og regn – danner overflateformasjoner, deriblant sanddyner, elver, innsjøer og hav (sannsynligvis av flytende metan og etan) og deltaer. De styres av årstidenes værmønstre liksom på jorden. Væskene (både på og under overflaten) og den robuste nitrogenatmosfæren gjør at Titans metansyklus anses som en analog til jordens vannsyklus, men med en mye lavere temperatur.