土星大气以氢、氦为主,并含有甲烷和其他气体,大气中飘浮着由稠密的氨晶体组成的云.从望远镜中看去,这些云像木星的云一样形成相互平行的条纹,但不如木星云带那样鲜艳,只是比木星云带规则得多.土星云带以金黄色为主,其余是橘黄色、淡黄色等.土星的表面同木星一样,也是流体的.它赤道附近的气流与自转方向相同,速度可达每秒500米,比木星上的风力要大得多. 　　土星与地球的轨道关系土星极地附近呈绿色,是整个表面最暗的区域.根据红外观测得知,云顶温度为-170℃,比木星低50℃.土星表面的温度约为-140℃.土星表面有时会出现白斑,最著名的白斑是1933年8月发现的,这块白斑出现在赤道区,呈蛋形,长度达到土星直径的1/5.以后这个白斑不断地扩大,几乎蔓延到整个土星表面. 　　由于这颗行星表面温度较低而逃逸速度又大（35.6公里/秒）,使土星保留着几十亿年前它形成时所拥有的全部氢和氦.因此,科学家认为,研究土星目前的成分就等于研究太阳系形成初期的原始成分,这对于了解太阳内部活动及其演化有很大帮助.一般认为土星的化学组成像木星,不过氢的含量较少.土星上的甲烷含量比木星多,而氨的含量则比木星少. 　　1973年4月美国发射的行星际探测器“先驱者”11号发现土星有一个由电离氢构成的广延电离层,其高层温度约为977℃.观测结果表明,土星极区有极光. 　　目前认为,土星形成时,起先是土物质和冰物质吸积,继之是气体积聚.因此,土星有一个直径20,000公里的岩石核心.这个核占土星质量的10%到20％,核外包围着5,000公里厚的冰壳,再外面是8,000公里厚的金属氢层,金属氢之外是一个广延的分子氢层. 　　1969年,一架飞机在地球大气高层对土星的热辐射作了红外观测,发现土星和木星一样,它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍.这表明土星和木星一样有内在能源.后来“先驱者”11号的红外探测证实了这一点,测得土星发出的能量是从太阳吸收到的2.5倍.