Durante i 12 anni di missione finora compiuti dalla sonda Cassini attorno a Saturno, anche Titano è stato oggetto di studio. Cassini è arrivata nell'orbita attorno a Saturno nel 2004 e l'atterraggio della sonda Huygens tramite paracadute è avvenuta il 14 gennaio 2005. È proprio grazie ai dati inviati a Terra da Huygens che Titano è diventato una priorità assoluta per gli scienziati. Il lander Huygens costruito dall'Agenzia Spaziale Europea infatti ha messo a segno risultati sorprendenti e le immagini a più alta risoluzione mai avute di questa luna.
Non solo: sia nel corso delle indagini primarie sia di quelle estese, Cassini ha raccolto informazioni fondamentali sulla struttura di Titano e sulla composizione di chimica organica della sua atmosfera. E grazie a questi dati gli scienziati hanno iniziato a teorizzare la presenza di un oceano interno composto di acqua e ammoniaca. La sonda ha inoltre messo in luce i cambiamenti stagionali.