1 lipca 2004 roku do Saturna doleciała sonda Cassini. Głównym celem lądownika Huygens, wykonanego przez ESA, było zebranie danych dotyczących gęstej atmosfery. 14 stycznia 2005 roku, po około 2,5-godzinnym opadaniu wylądował z powodzeniem na Tytanie. Próbnik w trakcie opadania wykonywał zdjęcia i nagrywał dźwięki. Huygens po lądowaniu i krótkim ślizgu natrafił na miękkie, zakurzone podłoże. Po ponad godzinie zakończył pracę i zamarzł (przewidywany czas pracy wynosił kilkanaście minut). Zdjęcia wykonane przez próbnik w trakcie lądowania ukazały struktury przypominające systemy rzeczne na Ziemi. W próbniku zainstalowano m.in. aparaturę pomiarową produkcji polskiej (termometr).
Sonda Cassini kontynuowała badania Tytana podczas kolejnych przelotów. Zwykle nie zbliżała się na mniej niż około 950 km, ze względu na atmosferę rozciągającą się nawet do wysokości 975 km, która zaburzała prowadzenie obserwacji. Sonda była najbliżej Tytana (880 km) 21 czerwca 2010 roku. Ten przelot został wykonany dla sprawdzenia, czy Tytan ma własne pole magnetyczne.