Saturn je známý především svými prstenci, jeho atmosféra ale nabízí také zajímavý pohled. Atmosféra Saturnu se skládá téměř výhradně z vodíku a hélia. Největší zastoupení má molekulární vodík (96,3 %), který je následován héliem (3,25 %). Malý obsah hélia se vysvětluje tím, že těžší hélium klesá přes vodíkovou vrstvu blíže k jádru, kde se hromadí. V horních vrstvách atmosféry se vyskytuje také krystalický amoniak. Vyjma těchto látek obsahuje atmosféra také malé množství metanu a dalších uhlovodíků.
Atmosféra Saturnu je vlivem vzdálenosti od Slunce chladnější než atmosféra Jupiteru, ale nacházejí se v ní komplexnější molekuly - například ethan a jiné deriváty metanu. Na snímku pořízeného sondou Cassini je právě metan dobře patrný – metan pohlcující světlo vytváří na povrchu planety zřetelné tmavší pruhy.
