人类很早就认识土星了，直到1781年发现天王星之前，它一直被视为离我们最远的一颗行星。除了天狼星之外，它比任何恒星都要亮。土星运动迟缓，古人将它看作掌握时间和命运的象征，并把它与人类密切相关的农业联系在一起。
当伽利略第一次透过他的望远镜观察土星时，发现它的形状有点奇怪，好像在其球体的两侧还有两个小“耳朵”，而且它们还会渐渐变小，最终同时消失不见，不久又再次出现。直到1656年，荷兰天文学家惠更斯才提出了正确的解释，即土星外围环绕着一圈又亮又薄的光环。
1675年，法国天文学家卡西尼发现，土星环并不是一个完整的光环，在光环的中间有一道缝隙，把光环分成内外两部分，并猜测土星环是由无数微小的陨星颗粒组成的。
以后天文学家探明，土星轨道距太阳约14.3亿km，绕太阳公转一周约需29.5年，自转周期10.67天。土星是太阳系中仅次于木星的第二大行星，赤道直径为12万km，质量是地球的95.1倍。土星的密度仅是水的0.7倍，是已知太阳系中密度最小的行星。
土星大气以氢、氦为主，并含有甲烷和其他气体，大气中飘浮着色彩斑斓的云带，主要由稠密的氨组成。土星的表面是流体的，表面温度约为零下140℃。由于土星表面温度较低而引力又大，使土星保留着几十亿年前它形成时所拥有的全部氢和氦。因此，科学家认为，研究土星目前的成分就等于研究太阳系形成初期的原始成分，这对于了解太阳内部活动及其演化有很大帮助。
土星周围的环由数千条大小不等的细环组成，形状包括锯齿形、辐射状等，环内物质是碎石块和冰块，直径从几厘米到几十厘米不等。
科学家认为，土星内部可能有一个直径2万km的岩石核心，核的外面包围着5000km厚的冰壳，再外面是8000km厚的金属氢组成的壳层，外层包裹着氢气。
目前已发现的土星卫星有60余颗，这些卫星形态各异，特征复杂多样。例如，土卫二光彩夺目，几乎反射所有的光线，说明其冰冻的表面可能被来自内部的水不断覆盖，其内部可能有热源。土卫三的表面有一条巨大的峡谷，从一端伸展到另一端，可能是内部凝固和膨胀的压力使其表面产生裂缝，但科学家们无法解释一个至少80%由水冰组成的天体如何经受住这种地质活动。土卫四和土卫五的某些地域坑坑洼洼，另一些地方则平坦得多，表面的白色条状表明曾经有水冒出。土卫六是目前发现的太阳系卫星中唯一拥有浓厚大气层的卫星，其大气、地质和化学等条件与早期的地球非常相似，科学家怀疑其地下可能存在由液态甲烷和氨构成的海洋并有生命存在。