Con una temperatura promedio de -288 grados Fahrenheit (-178 grados Celsius), Saturno es un planeta muy fresco. Aunque hay algunas pequeñas diferencias a medida que uno viaja desde el ecuador a los polos, gran parte de la variación de la temperatura de Saturno es horizontal. Esto se debe a que la mayor parte del calor del planeta proviene de su interior, y no del Sol.
Estas nubes rojas, anaranjadas y verdes (color falso) en el hemisferio norte de Saturno indican el final de la cola de una tormenta masiva que comenzó en diciembre de 2010. Incluso después de que los signos visibles de la tormenta empezaron a desvanecerse, las mediciones infrarrojas continuaron revelando poderosos efectos en el trabajo La estratosfera de Saturno.
Saturno está compuesto principalmente de hidrógeno, con algo de helio. Gases como el azufre, el metano, el amoníaco, el nitrógeno y el oxígeno se encuentran dentro de la atmósfera del planeta, creando bandas coloridas.
Las temperaturas en la atmósfera de Saturno aumentan junto con la presión a medida que uno se acerca al centro. Como planeta gaseoso gigante, Saturno no tiene tierra firme, los científicos establecen la superficie del planeta en el punto donde la presión es igual a la del nivel del mar en la Tierra.
Saturno contiene tres capas de nubes. Las capas superiores del hielo de amoníaco tienen temperaturas que van desde -173 ºC a -113 ºC. La siguiente capa contiene hielo de agua, con temperaturas de -8 ºC a -3 ºC. Las temperaturas en las capas inferiores ascienden a 57 ºC. Las presiones en esta región son iguales a las que se encuentran a unas pocas millas bajo el océano de la Tierra.
Cuando la Voyager 2 viajó al planeta anillado, encontró que las temperaturas cerca del polo norte eran aproximadamente 10 ºC)más frías que las encontradas en las latitudes medias, una diferencia que puede ser estacional.
Saturno contiene un núcleo rocoso, de 10 a 20 veces la masa de la Tierra, que está rodeado de hidrógeno metálico líquido. Este núcleo masivo fue probablemente la primera parte del planeta creada, y atrapó el gas a medida que se formaba el planeta. Saliendo del núcleo, el hidrógeno líquido se vuelve menos metálico, cambiando gradualmente a un gas a medida que uno viaja desde el centro del planeta.
El interior puede alcanzar temperaturas de hasta 11700 ºC. Debido a que la distancia a Saturno del Sol promedia 1,4 mil millones de kilómetros, la mayor parte del calor del planeta proviene de su núcleo. Saturno irradia más del doble de calor en el espacio que recibe del sol. Gran parte del calor es causado por la compresión gravitacional del planeta, pero los científicos teorizan que parte de él puede provenir de la fricción creada por el helio que se hunde en el interior del planeta.