Besonderes Augenmerk richten die Planetenforscher dabei auf den größten Saturn-Mond, Titan. Das erste Rendezvous soll am 26. Oktober stattfinden, wenn Cassini im Abstand von nur 1200 Kilometern über die Oberfläche des einzigen Mondes im Sonnensystem mit einer Atmosphäre hinweg fliegt. Am 1. Weihnachtstag dieses Jahres beginnt dann die spannendste Phase der Mission: Dann setzt Cassini die europäische Sonde Huygens ab, die am 14. Januar 2005 in die Titan-Atmosphäre abtauchen soll. Wenn alles gut geht, wird Huygens auf der Oberfläche landen – womöglich in einem Meer aus flüssigem Methan, wenn die Spekulationen einiger Forscher stimmen.
Die ersten wissenschaftlichen Messungen hat Cassini bereits vorgenommen: So fotografierte die Sonde den Saturn-Trabanten Phoebe am 11. Juni während des Anfluges auf den Ringplaneten. Auch während des Bremsmanövers, bei dem Cassini durch die Lücke zwischen zwei Saturn-Ringen hindurch tauchte, nutzte das Bodenteam die Gelegenheit für Messungen: Die Sonde schoss Nahaufnahmen von den rätselhaften Saturnringen im Abstand von wenigen tausend Kilometern. Der Wolkendecke des Saturns näherte sich Cassini bis auf 19.000 Kilometer und untersuchte dabei die Zusammensetzung der Atmosphäre.