在宇宙飞船探测土星之前，人们知道土星有 10 颗卫星。1977 年发现了土卫十一，1979 年“先驱者号 1 号”飞临土星时，探测到了第十二颗卫星。为了纪念它的功绩，起名为“先驱者号”。“旅行者 1 号”飞船于 1980 年 10 月 26 日和 11 月 10 日在近距离考察土星时，又发现了 5 颗卫星。1981 年 8 月 25 日“旅行者 2 号”在距土星云层之上 101000 公里处掠过，考察了土星及其光环和 9 个卫星。这次飞掠土星时，又发现了 6 颗卫星。

现已确认的土星卫星共 23 颗。距土星最近的是土卫十五，它与土星的距离为 13.7 万公里，仅为卫星到土星中心的 2.29 个土星半径，公转周期为 0.601 天，其半径只有 15 公里；最远的是土星九，平均距离约 1293 万公里，它距土星中心为 216 个土星半径。土卫八的轨道面与土星赤道面的交角为 7 °52′，属于不规则卫星。土卫九的轨道面与上星赤道面的交角为 175°，逆行，轨道偏心率达 0.163，也属于不规则卫星。其余的卫星均为规则卫星。有趣的是，土卫四和土卫十二、土卫十和土卫十一都是两两同一条轨道上；而土卫三、土卫十六和土卫十七则是三星同居一轨道。从飞船发回的资料看，没有发现这些卫星上有火山活动的痕迹。

土星的卫星中，土卫六是天文学家关注的天体之一。它于 1655 年被荷兰天文学家惠更斯发现。长期以来，土卫六一直被认为是卫星中体积最大的，也是太阳系中唯一拥有大气的卫星，其大气成分主要是甲烷；过去认为它的表面温度也不很低，因而人们推测在它上面可能存在生命。“旅行者 1 号”发回的数据却令人失望，它发现土卫六的直径只有 5150 公里，并不是太阳系中最大的卫星（木卫三的直径最大，为 5262 公里），它有一层稠密的大气层和一个液态的表面，其大气层至少有 400 公里厚，甲烷成分不到 1％，大气的主要成份是氦，占 98％，还有少量的乙烷、乙烯及乙炔等气体。土卫六的表面温度在-181℃到-208℃之间，液态表面下有一个冰幔和一个岩石核心。飞船未发现存在任何生命的痕迹。土卫六能向外发射电波，使人感到迷惑。此外，土卫六轨道附近有一个氢云。

除土卫六外，天文学家从“旅行者号”飞船发回的资料发现，土星的其他卫星都比较小，在寒冷的表面上都有陨击的疤痕，像破碎了的蛋壳。土卫一表面上有一个直径达 128 公里的陨石坑；土卫二有着荒凉的平原、陨石坑和断皱的山脊，它的不同区域代表着不同的历史时期；土卫三上有一个又深又宽，长约 800 公里的裂谷；土卫四表面有稀疏而明亮的条纹，它们都环绕着陨石坑。