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％，大气的主要成分是氦，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。1655年3月25日，荷兰天文学家惠更斯在用自制的3.7米长折射望远镜观测土星时，无意中发现了一颗土星的卫星，这颗卫星被命名为提坦。提坦是希腊神话中的女巨神、第二代天神克洛诺斯的妻子。它就是最受天文学家瞩目的土卫六，是被人类发现的第一颗土星卫星。
长期以来，土卫六一直被认为是太阳系卫星中体积最大、比水星还大的卫星之王。“旅行者号”探测器的一次近距离测量，在35千米处拍下5张高分辨率的照片。照片上土卫六展现出美丽的橘红色的星体，像一个熟透了的橘子。更重要的是收到的数据资料，改写了土卫六原来5800千米的直径，实际直径应为4828千米，迫不得已地把“卫星之王”的桂冠转让给了木星的卫星木卫三，屈居第二。这并没有影响它的地位，科学家们一直对土卫六很感兴趣，原因在于它是卫星中唯一有大气存在的天体。大气的主要成分是氮，约占98％，甲烷占1％，其余的碳氢化合物在大气中所占比例非常小，大气层厚度约为2700千米。土卫六的表面温度很低，在-190℃～210℃之间，使之形成了美丽的液氮海洋。
虽然我们看不到土卫六的表面，但“旅行者号”探测器为我们提供的资料显示：土卫六是太阳系中的又一个奇异世界，黑暗寒冷的表面，液氮的海洋，暗红的天空，偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等。这些是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。
从惠更斯发现土卫六以来，至今已有300多年的历史，土卫六仍是一个待解之谜。要想对土卫六有更深刻的认识，还需要人类不断地进行探索。“天资”出众天文学家们为什么特别看重土卫六呢？因为土卫六“天资”出众，所以受到天文学家们的青睐和器重。土卫六与众不同的“天资”表现在如下方面：
首先，土卫六的直径为4828公里，在卫星世界中居第二位，比八大行量中的冥王星大许多，跟水星的个头儿差不多。它的质量是月球质量的1.8倍，平均密度为每立方厘米1.9克，约为地球密度的1／3，引力则为地球的14％。
土卫六与土星的平均距离为122万公里，沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动。它像月球一样，总以同一面向着自己的行星——土星。也就是说，如果在土星上看土卫六的话，永远只能看到土卫六的同一个半面。它的轨道基本上在土星赤道面内。你可以想一想，土卫六这么大的天体，沿着大约122万公里的半径，居然运动在近乎正圆的轨道上，这真是有点难以想象的事。如果让我们专门画这样一个圆，恐怕也是不容易办到的。足见天体演化中的自然奇观。
第二，1944年，美籍荷兰天文学家柯伊伯对土卫六进行了系统的分光观测研究，发现土卫六上有甲烷气体，从而确认土卫六上有浓密的大气层。一直到现在，土卫六仍是太阳系内已知的60多颗卫星中有大气的唯一卫星，这怎能不受到天文学家们的特别偏爱呢？
第三，根据土卫六的运动特征、物理状况和化学成分，天文学家们判定土卫六是和土星一起演化形成的，属于稳定卫星，不可能是土星后来捕获的小天体。一些天文学家曾一度将土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征和天体环境与地球进行比较，目的是想从中获取有关早期生命物质演化的蛛丝马迹。
其他天体上有没有生命的繁衍？这个问题一直萦绕在天文学家们的脑际。土卫六的发现者惠更斯在《天体奇观，关于其他行星上的居民、植物及其世界的猜想》一书中写道：如果我们认为这些天体上除了无边无际的荒凉之外，一无所有……甚至进一步认为那里根本不可能存在高级生物，那么我们无异就贬低了它们，而这是非常不合情理的。诚然，判断哪个天体上有没有生命，这是一个十分严肃的科学问题。从目前看，恐怕过于乐观是不现实的，然而过于悲观也是没有根据的，实践是检验真理的唯一标准。至于土卫六上的生命信息，至今仍是个不容乐观的谜，但是一定会在不断探测的实践中得到解决。
从地球上看去，土卫六是一颗8.4等星。凭眼睛直接看是绝对看不到的。用较好的天文望远镜观测它，也只能看到一个小小的红点似的盘状体。为什么是这个颜色呢？有人认为这可能是因为土卫六上存在着复杂的有机分子。当然，完全依靠地面观测是解决不了这类问题的，只能是“纸上谈兵”。
随着宇航事业的飞速发展，行星际探测器取得了空前的成果。目前，亲自探测过土卫六的行星际飞船共有两个，它们是美国发射的“先驱者11号”和“旅行者1号”。
1979年9月1日，“先驱者11号”飞掠土星，考察了土卫六。不过，当“先驱者11号”考察土卫六时，正赶上一阵强烈的太阳风，严重地影响了发回的信息。地面控制中心只收到它在35万公里处拍下的5张高分辨率的照片。在照片上，土卫六呈现美丽的橘红色，像熟透了的橘子。“旅行者1号”于1980年11月11日飞临土卫六。它离土卫六最近时，离云顶只有4000公里，探测取得完满的成功。就是这次，测得土卫六的直径为4828公里，而不是过去认为的5550公里。
“旅行者1号”对土卫六的考察结果表明，土卫六确有浓厚的大气层，约有2700公里厚，比地球大气密度还高。大气的主要成分是氮气，占98％，甲烷占1％，还有少量的乙烷和氢等。金星、地球和火星的大气中也都有氮气，但是都没有土卫六这么多得惊人。
“旅行者1号”还发现土卫六大气呈雾状。浓密的雾层使阳光不能照到土卫六的表面，影响了“旅行者1号”对土卫六表面的观测。同时，也有的科学家根据“旅行者1号”的观测资料，认为土卫六大气中充满甲烷。
为了进一步研究土卫六大气和生命的关系，美国康奈尔大学的行星物理学家卡尔·萨根等人，做了土卫六大气模拟实验。研究者认为，土卫六上含有大量氮气的大气层，产生了各种各样的生命前的化学物质。萨根指出：“早期的地球上可能也曾发生过类似的过程。但在土卫六上发生的生命前化学过程，因为那里的温度远低于水的冰点，大概是不会有生命的。”说到这里，你有没有想到：为什么在卫星中只有土卫六有如此丰富的大气层呢？这一直是行星物理学家们在思索的问题。有人认为，这可能是土卫六表面温度高到足以维持相当数量的甲烷和氨气，以保持与其表面的冰相平衡。也可能是土卫六上的冰含有甲烷和氨，在土卫六的温度下容易形成大气。第三种可能是土卫六大气不会像受木星强磁场那样，使大气跑掉。第四种可能是土卫六的质量大，能经受内部的分化，分化出的冰向表面集中，它的引力足以使大部分的气体不至跑掉。
这颗令人神往的土卫六表面是什么样子呢？应该说至今还没有直观的资料。科学家们做过多种可能的推测，科学幻想小说家们对土卫六的描述，更是笔下生辉。然而，一切都必须尊重科学。
根据土卫六大气中那么多氮气，同时土卫六表面温度又比地球低得多，约在-201℃～190℃之间，以及土卫六的体积和质量等，有的科学家推测它的内部物理状况及表面特征，并首先寻找土卫六上的岩石和冰的比例关系。有人估算土卫六上的岩石物质约占它总质量的55％，其余为冰；土卫六表面是寒冷的液态海洋，海洋中70％是乙烷，25％是甲烷，5％是熔解氮，整个液态海洋约有1公里厚，包围着土卫六。1989年6月4～5日，从地球上向土卫六进行了雷达探测，结果表明土卫六上也可能有陆区。
“旅行者1号”还发现土卫六的南北两半球的明暗有差异：南半球明亮，北半球暗淡。这是什么原因造成的呢？可能是土卫六上南北不同季节引起的。“旅行者1号”拜访时，土卫六北半球正好是春季的开始。不过，也有人认为这可能是土星磁层对土卫六的影响。总之，目前还解释不清楚。土卫六大气吸光能力很强，可吸收落在它上面的阳光约80％。这些热量大部分被大气中的雾粒和甲烷气体吸收，也许只有5％～10％的阳光能到达土卫六的表面。
从惠更斯发现土卫六起，300多年来，关于土卫六的不解之谜似乎越来越多。其实这是不奇怪的，这表明我们的认识越来越深刻。伟大的波兰天文学家哥白尼有一句名言：“人的天职是勇于探索。”