Saturn består av rundt 96 volumprosent hydrogen, som i 99,9 % av planetens masse er å finne i væskeform på grunn av høyt trykk. Kun i det aller ytterste laget av planeten finnes hydrogen som gass, og det er ingen klar grense mellom de to fasene, fordi stoffet befinner seg over sitt kritiske punkt. Planeten har dermed heller ingen veldefinert overflate. Innover mot kjernen øker temperatur og trykk jevnt, og fører etterhvert til at hydrogenvæsken går over til å bli metallisk. Foruten hydrogen finnes det rundt 3 volumprosent helium og spor av ulike volatiler.