La misión de investigación espacial Cassini-Huygens (kə-SEE-nee HOY-gənz), comúnmente llamada Cassini, involucró una colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Italiana (ASI) para enviar una sonda espacial. estudiar el planeta Saturno y su sistema, incluidos sus anillos y satélites naturales. La nave espacial robótica de clase Flagship comprendía tanto la sonda espacial Cassini de la NASA como el módulo de aterrizaje Huygens de la ESA, que aterrizó en la luna más grande de Saturno, Titán. Cassini fue la cuarta sonda espacial en visitar Saturno y la primera en entrar en su órbita, donde permaneció desde 2004 hasta 2017. Las dos naves tomaron sus nombres de los astrónomos Giovanni Cassini y Christiaan Huygens.

Lanzada a bordo de un Titan IVB/Centaur el 15 de octubre de 1997, Cassini estuvo activa en el espacio durante casi 20 años, con 13 años orbitando Saturno y estudiando el planeta y su sistema después de entrar en órbita el 1 de julio de 2004. El viaje a Saturno incluyó sobrevuelos de Venus (abril de 1998 y julio de 1999), la Tierra (agosto de 1999), el asteroide 2685 Masursky y Júpiter (diciembre de 2000). La misión terminó el 15 de septiembre de 2017, cuando la trayectoria de Cassini la llevó a la atmósfera superior de Saturno y se quemó para evitar cualquier riesgo de contaminación de las lunas de Saturno, que podrían haber ofrecido entornos habitables para los microbios terrestres polizones en la nave espacial. La misión superó las expectativas: el director de la División de Ciencias Planetarias de la NASA, Jim Green, describió a Cassini-Huygens como una "misión pionera" que ha revolucionado la comprensión humana del sistema de Saturno, incluidas sus lunas y anillos, y nuestra comprensión de dónde podría vivir la vida. Los planificadores de Cassini originalmente programaron una misión de cuatro años, desde junio de 2004 hasta mayo de 2008. La misión se extendió por otros dos años hasta septiembre de 2010, denominada Misión Cassini Equinox. La misión se amplió por segunda y última vez con la Cassini Solstice Mission, que duró otros siete años hasta el 15 de septiembre de 2017, fecha en la que Cassini fue desorbitada para quemarse en la atmósfera superior de Saturno.

El módulo Huygens viajó con Cassini hasta su separación de la sonda el 25 de diciembre de 2004; Huygens aterrizó en paracaídas en Titán el 14 de enero de 2005. Devolvió datos a la Tierra durante unos 90 minutos, utilizando el orbitador como relé. Este fue el primer aterrizaje jamás realizado en el Sistema Solar exterior y el primer aterrizaje en una luna que no sea la Luna de la Tierra.

Al final de su misión, la nave espacial Cassini ejecutó su "Gran Final": una serie de pases arriesgados a través de los espacios entre Saturno y los anillos internos de Saturno.

Esta fase tuvo como objetivo maximizar el resultado científico de Cassini antes de que la nave espacial fuera destruida intencionalmente para evitar la posible contaminación de las lunas de Saturno si Cassini chocara involuntariamente contra ellas cuando ya no fuera posible maniobrar la sonda debido a una pérdida de energía u otros problemas de comunicación al final de su vida operativa. La entrada atmosférica de Cassini puso fin a la misión, pero el análisis de los datos devueltos continuará durante muchos años.