21 آوریل 1998، مأموریت کاسینی هویگنس پرواز از نزدیکی زهره را آغاز کرد. همان‌طور که برنامه‌ریزی شده بود، فضاپیما 284 کیلومتر بالاتر از سطح زهره پرواز کرد.
به دلیل مسافت زهره (136 میلیون کیلومتر)، سفر سیگنال‌های رادیویی به زمین هفت دقیقه طول کشید.
کشش گرانش زهره به فضاپیما سرعتی در حدود 7 کیلومتر در ثانیه داد که به کاسینی هویگنس کمک کرد تا در ژوئیه 2004 به زحل برسد.
فضاپیما با خروج از زهره با سرعتی بیش از 141,000 کیلومتر در ساعت نسبت به خورشید حرکت می‌کرد.
کاسینی هویگنس سه پرواز مشابه دیگر با کمک گرانش انجام داد: یک‌بار دیگر با زهره در ژوئن 1999، زمین در آگوست 1999 و مشتری در دسامبر 2000.
همه پروازها از کشش گرانشی سیارات هدف استفاده کردند تا سرعت بیشتری را به سفینه برای کمک به رسیدن به زحل بدهند.
ابزارهای علمی روی فضاپیما در طول پرواز به‌دنبال صاعقه در جو زهره بودند و رادار روی سفینه برای آزمایش سیگنال برگشتی از سطح سیاره فعال شد.
فرود هوینگس روی قمر تیتان، اولین فرود موفقیت‌آمیز روی قمری دورافتاده محسوب می‌شد.
هوینگس با کشف باران، رودخانه و دریاهای قمر تیتان، شبه‌زمینی بودن آن را تأیید کرد. کاسینی نیز اطلاعات زیادی درباره حلقه‌های زحل و قمرهایش جمع‌آوری کرد.
طبق این اطلاعات، حلقه‌های زحل فعال و پویا هستند و سازه‌های عمودی نیز در آن وجود دارند.
همچنین قمر انسلادوس توده‌های یخی فعال و اقیانوسی در زیر سطح خود پنهان کرده است. کاسینی از سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۱ روی طوفان‌های بزرگ شمالی زحل تحقیق کرد و وجود گردبادهای غول‌پیکر در دو قطب آن را تأیید کرد.
15 سپتامبر 2017، کاوشگر کاسینی بنابر تصمیم ناسا، به درون جو زحل سقوط کرد و بخشی از سیاره‌ای شد که بیش از یک دهه را مشغول مطالعه‌اش بود.
