Cassini-Huygens NASA-ESA-ASI'nin Satürn sistemine gönderdiği bir amiral gemisi sınıfı robotik uzay sondasıdır.
Ziyaret için Satürn'e giden dördüncü ve yörüngesine giren ilk uzay sondasıdır. 1997'de uzaya fırlatılan uzay aracı, 2004 yılında Satürn'e vardıktan sonra bu gezegeni ve ayrıca Jüpiter'i gözlemleyerek heliosferi ve izafiyet kuramı deneyi amacıyla çok sayıda doğal uyduyu incelemiştir. Hemen her gün gezegenin, halkaları ve uydularının fotoğraflarını çekip, veri toplayıp Dünya'ya gönderen iki parçalı uzay aracı, adını astronom Giovanni Cassini ile Christiaan Huygens'dan alır. Son olarak Satürn'ün halkaları içine girip gaz, toz ve buz parçacıklarını yakalayıp analiz ettikten ve yüksek çözünürlüklü fotoğraflar çektikten sonra misyonunun 15 Eylül 2017'de gezegenin atmosferine girerek sona ermesi planlanmıştır.
1980'lerde gelişirilmeye başlanan Cassini, Titan IVB / Centaur taşıyıcı roketiyle 15 Ekim 1997 tarihinde fırlatılarak uzaya gönderildi. 7 yıllık gezegenlerarası uçuş sonrası 1 Temmuz 2004 tarihinde Satürn çevresindeki yörüngesine girdi. 25 Aralık 2004 tarihinde, yaklaşık 02:00 UTC sıralarında Huygens denilen uydusu, araçtan ayrılıp 14 Ocak 2005 tarihinde Titan'a indi.
En büyük keşiflerinden birisi Satürn'ün uyduları olan Titan, Enceladus ve Mimas'ta büyük sıvı su kaynaklarının bulunması ve bu uyduların potansiyel bir yaşam barındırma ihtimali olmasıdır. Cassini'nin misyonunun sonunda yaşam ihtimali olan bu suları kirletmesinden endişe duyan NASA Gezegen Koruma Ofisi; Cassini uzay aracında Dünya'dan fırlatılmadan önce belki yeterince iyi temizlenmediği için bazı mikroorganizmaların bulunabileceğini göz önüne alarak uzay aracının Satürn'e çarptırılmasına karar vermiştir. Bu karar doğrultusunda 22 Nisan 2017'de Titan'a yakın bir geçiş gerçekleştiren Cassini'nin, bu manevradan elde edilen çekim gücünden yararlanarak Satürn'ün üst atmosferi ile Satürn'e en yakın halkaları arasına 22 dalış yapması ve böylece halkalar hakkında daha yakından bilgi alınması planlanmış; ilk dalış 26 Nisan'da gerçekleştirilmiştir.