Saturno ha un diametro medio di 116.464 km (9,1 volte il diametro terrestre) e una massa pari a 95,2 volte quella terrestre. Fedele al suo ruolo di secondo pianeta più grande del Sistema Solare, Saturno è l'unico ad avvicinarsi alle caratteristiche di Giove, ma pur avendo dimensioni abbastanza simili, Giove ha una massa che è quasi 3 volte e mezzo quella di Saturno.

Nel complesso, Saturno è composto per circa il 75-80% di idrogeno e il 20-25% di elio. La sua atmosfera è formata al 96% da idrogeno, al 3% elio, con piccole frazioni percentuali di metano e ammoniaca, e tracce di altre sostanze; all'interno dell'atmosfera si alternano strati di nuvole a differenti quote composte da cristalli di ammoniaca, idrosolfuro d'ammonio, e acqua: l'interazione tra questi strati genera le bande che possiamo osservare sul pianeta.

Una delle caratteristiche più peculiari dell'atmosfera di Saturno è un gigantesco sistema di vortici di forma esagonale in corrispondenza del Polo nord del pianeta: l'origine di questa caratteristica non è ancora ben compresa, ma l'ipotesi più robusta è che si tratti di una forma generata dalla formazione di un'onda stazionaria nell'atmosfera, rinforzata dalla veloce rotazione del pianeta.

All'interno del pianeta la densità, la pressione, e la temperatura aumentano via via che si scende verso il centro, e aumentano le proporzioni degli elementi più pesanti. Secondo alcuni modelli, Saturno ha una massa centrale più concentrata rispetto a quella di Giove, con un nucleo roccioso solido circondato da un mantello di idrogeno metallico e da un oceano di idrogeno ed elio liquidi, al di sotto dell'atmosfera. Simulazioni basate sul movimento degli anelli però non concordano con questa ipotesi: lo studio dell'interno dei pianeti giganti è un campo molto complesso che richiede ancora un gran numero di misure e analisi per essere pienamente compreso.