卡西尼－惠更斯號進入環繞土星軌道效果圖
1997年10月15日16時43分，泰坦四號運載火箭載著卡西尼-惠更斯號從卡納維拉爾角發射1997年10月15日從卡納維拉爾角發射升空的卡西尼—惠更斯號飛船將會於2004年07月到達土星周圍。這個項目由兩部分組成：卡西尼號軌道器將會環繞土星及其衛星運行四年之久，而惠更斯號探測器則會深入土衛六濃霧包圍的大氣層並在其表面著陸。安裝在這兩枚探測器上的精密儀器將會為科學家們提供幫助弄清這片神秘而遼闊的區域的重要數據。
卡西尼—惠更斯號是不同國家的三個航天局的協作成果。有十七個國家參與建造了這艘飛船。卡西尼號軌道器由美國國家航空航天局下屬的噴氣推進實驗室建造和管理。惠更斯號探測器由歐洲空間局建造。義大利航天局則為卡西尼號提供了用於通訊的高增益天線。來自世界各地總共超過200位科學家將會參與研究收集到的數據。
發射
台北時間1997年10月15日16時43分，卡西尼號從卡納維拉爾角航天基地第40號發射台成功發射升空。固體火箭發動機在起飛時開始點火，直到第143秒，位於68300米上空時停止工作。第一級火箭在第131秒，位於58500米上空時開始點火，第一級火箭分離，第二級火箭點火發生在第323秒，位於167300米上空時。在飛行中的前207秒，覆蓋物保護著有效載荷，以免暴露在直射的陽光下。
卡西尼號飛船到達土星效果圖到達土星
台北時間2004年07月01日10時38分，卡西尼號將會到達距離土星最近位置，距離土星上層大氣只有18000千米，這個距離不足土星半徑的三分之一。
台北時間2004年07月01日09時12分開始，卡西尼號的主發動機將會持續工作97分鐘，使飛船進入環繞土星軌道。
2004年07月01日，卡西尼—惠更斯號飛船將會啟動它的主發動機減速，使飛船被土星引力俘獲進入軌道。飛船將會開始花費四年之久漫遊土星及其神秘的衛星、其的光環以及複雜的磁場環境。
土星漫遊期間，卡西尼號將會完成74圈環繞這顆環繞著光環的行星飛行，44次近距離掠過神秘的衛星土衛六，以及多次掠過土星其它冰封的衛星。
軌道
卡西尼號土星探測器相對太陽速度示意圖右圖為台北時間1997年10月16日00時00分01秒(spacecraftEventTime)—台北時間2008年08月09日00時00分00秒(SpacecraftEventTime)期間，卡西尼號土星探測器相對太陽速度的變化情況。
儀器
為了能夠收集到儘可能多的科學數據，卡西尼—惠更斯號攜帶了18台科學儀器，其中卡西尼號軌道器攜帶了12台，惠更斯號著陸器攜帶了6台。
| 卡西尼任務重要項目 | 開始日期 | 日數 |
| 在泰坦四號發射 | 97-10-06 | 0 |
| 飛經金星上空 | 98-04-21 | 198 |
| 繞轉再向金星 | 98-12-02 | 423 |
| 飛經金星上空 | 99-06-20 | 622 |
| 飛經地球上空 | 99-08-16 | 680 |
| 飛經木星上空 | 00-12-30 | 1181 |
| 開始科學觀測 | 04-01-01 | 2277 |
| 進入土星軌道 | 04-06-25 | 2484 |
| 探測泰坦 | 04-09-12 | 2533 |
| 探測器與太空飛行器分離 | 04-11-06 | 2588 |
| 惠更斯轉彎向泰坦 | 04-11-08 | 2590 |
| 惠更斯登入泰坦 | 04-11-27 | 2609 |
| 太空飛行器飛經泰坦上空 | 04-11-27 | 2609 |
| 任務結束 | 08-07-01 | 3921 |
| 延伸任務結束 | ??-??-?? |
