АМС «Вояджер-1», запущенная 5 сентября 1977г., 12 ноября 1980г. прошла около Сатурна. За 8 млн. км до подлета к Сатурну в структуре его колец было обнаружено 95 отдельных концентрических образований. Была выдвинута гипотеза о том, что сложные структурные образования колец обусловлены гравитационными взаимодействиями между крупными спутниками и отдельными частицами, вращающимися вокруг Сатурна. Был обнаружен 14-й спутник Сатурна, который движется внутри кольца F, шириной всего 150 км. Кольцо имеет в структуре два отдельных узких «жгута», которые как бы переплетаются между собой. Впервые были обнаружены темные радиальные образования, которые участвуют в общем вращательном движении подобно спицам обычного механического колеса. Это явление объяснения пока не получило. Было выявлено, что самый крупный спутник Сатурна Титан имеет плотную атмосферу. Отдельные образования в атмосфере Титана оказались в основном аэрозольные. Аэрозольные слои были обнаружены на высотах 200, 375 и 500 км над поверхностью Титана.
Вид других крупных спутников Сатурна похож на ландшафты Луны и Меркурия, что означает отсутствие атмосферы. На других спутниках была обнаружена высокая плотность кратеров. Наиболее крупный кратер обнаружен на поверхности самого небольшого спутника Сатурна — Мимаса. Диаметр кратера около 130 км, что составляет более четверти диаметра спутника Мимаса. По соотношению диаметра кратера к размерам спутника — это самый большой кратер в Солнечной системе. После пролета Сатурна АМС «Вояджер-1» направилась к планете Уран, а исследования Сатурна продолжила АМС «Вояджер-2» в августе 1981г.