Когда речь идёт о газообразных планетах, всегда трудно установить, где кончается поверхность и где начинается атмосфера. Из этих соображений введено понятие нулевой высоты, уровня, на котором происходит резкая смена температуры. И хотя с высотой температура обычно понижается, существует уровень, на котором поглощение излучения Солнца атмосферным газом приводит к вторичному росту температуры. Для Сатурна за нулевую высоту принят уровень, на котором происходит кипение метана, составляющего поверхность планеты.

Эффективная температура Сатурна вследствие большего расстояния от Солнца ниже, чем у Юпитера. Но в целом структура атмосферы, профили температуры и давления, плотность облачного покрова похожи на юпитерианские, хотя поверхность облаков выглядит более однородной, что, возможно, объясняется наличием протяжённой надоблачной дымки. По данным радиоизмерений на "Вояжёре-2" температура с давлением 1,2 атм составляет около 145 К и медленно понижается с адиабатическим градиентом 0,85 К/км. В тропопаузе при давлении около 0,07 атм температура составляет примерно 80 К. Верхняя граница облаков у экватора, по видимому расположена выше, чем у полюсов, и цвет их изменяется от сине-зелёного в приполярной зоне до красно-коричневого начиная с широты ~50°, как это видно на цветных синтезированных изображениях, переданных аппаратами "Вояжёр" (при некотором усилении цветных контрастов). В средних и низких широтах хорошо различаются отдельные пояса и зоны, выраженные, однако, слабее, чем на Юпитере. Зоны, по-видимому, расположены выше поясов, поскольку, как показали измерения при помощи инфракрасного радиометра, их температура.

Атмосфера Сатурна на 96% состоит и водорода, на 3% - из гелия и на 0,4% - из метана. На высоте 100 км над нулевым уровнем температура значительно снижается, а давление увеличивается (около 1 атмосферы), в этих условиях аммиак, находящийся в атмосфере в виде беловатых облаков, конденсируется.

В результате проведённых исследований стало очевидно, что Сатурн выделяет больше квантовой энергии, нежели получает от Солнца, в соотношении 2:1. Объяснением этому явлению следует, видимо, считать сжатие гелия в центральных областях. Вырабатываемое при этом тепло в состоянии инициировать конвекцию, то есть внутри атмосферы возникают горячие восходящие и холодные нисходящие потоки.

Невысокая контрастность цветов на видимом диске Сатурна связана с тем, что из-за низких температур в надоблачной атмосфере Сатурна, где пары аммиака вымораживаются, образуется плотный слой тумана, скрывающего структуру поясов и зон, поэтому на Сатурне они не так четко видны, как на Юпитере.