比水还轻
土星和其他行星一样，也围绕太阳在椭圆轨道上运动。土星绕太阳公转的轨道半径约为 9.54 天文距离单位（约 14 亿公里）轨道的偏心率为 0.056，轨道面与黄道面交角为 2°5′，绕太阳公转一周约 29.5 年，公转平均速度约为 9.6 公里／秒。土星的自转很快，仅次于木星，其自转角速随纬度而不同，在赤道上自转周期为 10 小时 14 分，在纬度 60°处为 10 小时 40 分。由于快速自转，使得它的形状变扁，是太阳系行星中形状最扁的一个。土星表面也有沿赤道伸展的条纹带，表面为云层所覆盖。
用天文望远镜观察土星，看到的是一个带光环的天体。土星的赤道半径约为 6 万公里，其赤道半径与极半径相差 5000 多公里。体积为地球的 740 倍，质量为地球的 95 倍。在太阳系的行星中，土星的质量和大小仅次于木星。平均密度是 0.7 克／厘米 ³，比水的密度还要小。由于土星的密度太小，其表面重力加速度和地球差不多（为地球的 1.07）。在土星上，物体要有 37 公里／秒的速度才能脱离土星，比地球表面的脱离速度大得多，因此土星能把大量的大气束缚住。
土星有稠密的大气，其大气的主要成分是氢和氦，还有甲烷、氨等。通过天文望远镜，我们可以看到土星表面也有一些明暗交替的带纹平行于它的赤道面，带纹有时也会出现亮斑、暗斑或白斑。白斑的出现不很稳定，最著名的白斑于 1933 年 8 月被英国天文爱好者 W·T·海用小型天文望远镜发现。此白斑位于土星赤道区，呈蛋形，长度达土星直径的 1／5。以后这块白斑逐渐扩大，几乎蔓延到土星的整个赤道带。
土星有一个光环。它是伽利略于 1610 年用望远镜发现的。当时伽利略把土星光环误认为是土星左右两侧长出的“耳朵”。在长期的观测中发现，环带中间由两条暗缝分隔成三个环。靠外的 A 与靠内的 B 环之间被一条称为卡西尼的缝（它是 1675 年由法国天文学家卡西尼发现的）隔开；C 环靠近土星本体，但较暗弱。1966 年和 1969 年，天文学家用光电测光方法又发现 C 环内有一层更暗的 D 环；A 环外又有一层 E 环，环缝分别命名为“恩克缝”和“法兰西缝”。A、B、C 环为主环，A 环宽度为 14400 公里，B 环为 25800 公里，C 环为 20800 公里，D 环几乎触及土星表面，E 环延伸到 5～6 个土星半径以外。
由于土星的自转轴相对于公转轨道有一个 26.7°的倾角，因而从地球上看去，有时它的北极斜对着我们而看不到南极，有时则是南极斜对着我们，每 29.5 年周而复始。每当光环的边缘与我们的视线趋向一致时，光环越来越变得像一条线；当它与视向完全重合的一段短时间内，光环竟消失不见。这 一现象说明，土星的光环虽然很宽，但很薄。
为了探测太阳系外围空间的物理情况，1973 年 4 月“先驱者 11”号上天， 1979 年 9 月 1 日飞临土星，成为第一个就近探测土星的人造天体。“旅行者” 1 号、2 号在考察完木星后，继续驶向土星，对土星进行考察。完成考察土星的任务后，“旅行者 2 号”又继续飞向天王星和海王星，对它们进行考察。这些“一身多任”的宇宙飞船，为我们带来了土星的新消息。
“先驱者 11 号”飞船于 1979 年 8 月、9 月在距土星 128 万公里处发现，土星磁场十分特殊，磁场图很像一条大鲸鱼，其头部圆钝，两边伸出扁形翅，还有粗壮的尾巴。土星磁场的磁轴与其自转轴吻合，磁心偏离土星核心 22.5 公里。磁场范围比地球的磁场范围大上千倍，但比木星磁场小，也没有木星磁场复杂。
“先驱者 11 号”同时还发现，土星有一个辐射带，其强度小于地球的辐射带。它是由土星磁场俘获的带电粒子组成的。宇宙飞船在 6 万公里之外接收到了土星发射的无线电波，表明土星有较强的电磁辐射。据测定，土星辐射的能量是它接收到太阳能量的 2.5 倍，表明土星与木星一样有内在能源。
“先驱者 11 号”于 1979 年 9 月探测到土星的一个新环——F 环和一个环缝，此环缝后来被命名为“先驱者环缝”。F 环宽度不到 800 公里，距土星中心为 2.33 个土星半径处，正好在 A 环外侧；先驱者缝位于 A 环与 F 环之间，宽度约 3600 公里。1980 年“旅行者 1 号”发现了 G 环，G 环分布在离土星中心约 10～15 个土星半径之间的广阔地带。
“旅行者”1 号和 2 号飞船在飞越土星时发现，土星环的环数远不止 7 个，而是成千上万个，均分布在土星环的平面内。飞船发回的照片显示出，土星环中有环，令人眼花瞭乱。乍看起来，这些光环很像一张密纹唱片上的纹路，仔细观察，原来土星环具有更精细的结构：大多数光环是光滑匀称的，但也有些是锯齿形的，有的呈辐射状，还有的像发辫一样互相扭结。A、B、C环是由几百乃至上千条细环构成；卡西尼缝中并不空，至少有 20 条细环；恩克缝中也有 2 条呈纽结状的细环。此外，还发现了几十个新环缝；F 环至少由 3 条细环所构成，其中 2 条亮环像发辫那样相互绞缠，另一条暗黑且宽；F环上有团块和纽结。“旅行者号”飞船观测还表明：土星环是由大小不等的碎块和颗粒组成，A、B、C 环中最大的碎块约为 10 米，更多碎块的大小在 10 厘米左右 ； F 环大部分则是由微米量级的粒子所构成。土星光环很宽，也很薄，整个光环宽约 20 万公里，而其最大厚度则不超过 150 米。
土星有一层厚而浓密的大气层，大气的结构很像木星，以氢、氦等为主，只是氢比木星少些。宇飞船拍摄的照片显示出，土星呈淡黄色，北极区呈浅蓝色。大气中翻腾着由稠密的氨晶体组成的云，云上呈现一些斑点、晕圈、丝条和漩涡状动态结构，还有彩色的亮带和暗纹。土星也有一个大红斑，但比木星大红斑要小得多。土星的大红斑是一个长 8000 公里、宽 6000 公里的卵形区，呈桔红色，估计是由一次飓风所致。此外，在土星表面上还发现灰暗的卵形区，可能是土星大气流上升后又下降进入云层时引起扰动和旋转形成的。和木星风一样，土星风也是东西向的，但比木星风大，最大风速为 500 米／秒。
土星的表面温度为-140℃，支顶温度为-180℃，比木星低 50℃。土星有一个直径为 2 万公里的岩石核心，核心外面就是土星大气。