卡西尼號是在1997年10月15日發射升空，在飛往土星的過程必須經兩次重力協拋，這是一種很複雜的飛行路徑。首先太空船必須先向太陽內側飛行，在1998年4月26日時，第一次飛掠金星並被金星的重力改變了飛行方向及速度，往太陽系外側飛去，但因第一次加速的過程能量不足，因此當卡西尼號在1998年12月飛至地球軌道與火星軌道之間後，又會被太陽引力拉回內側，並且在1999年6月24日再度回到與金星軌道，再一次藉由金星的重力加速太空船，經過兩次重力協拋，卡西尼號速度足以到達目標－土星。預計8月18日會飛越地球，2000年12月30日飛越木星，2004年7月1日到達土星。

　　卡西尼號太空船飛行時間約七年，任務執行約四年，包括研究土星的磁場及幅射、發射European Space Agency's Huygens probe探測器進入土星最大衛星Titan的表面，Titan衛星上有大量的氮氫及有機物質如甲烷及乙烷，被視為與地球早期環境類似，具有可能發展成生命的條件。