Atmosféra se skládá především z vodíku s příměsí helia. Dále je přítomen čpavek, methan, ethan a acetylén. Proudění v atmosféře je bouřlivé, neboť rychlost větru v rovníkové zóně dosahuje až 1 800 km.h-1.

Atmosférická pásma, tak výrazná u Jupitera, jsou u Saturna mnohem slabší. Poblíž rovníku jsou také mnohem širší. Detaily v atmosféře nám zakrývá jemná žlutohnědá mlha (závoj) tvořená krystalky čpavku. Přesto však můžeme dalekohledem spatřit náznak zonální struktury atmosféry, i když barevné odstíny jsou velmi tlumené. Zonální proudění v jeho atmosféře je až 3 rychlejší než zonální proudění v atmosféře Jupitera. Jsou pozorovány podobné anticyklonální útvary (ovály). Hlavní dění v atmosféře se odehrává ve vrstvě až 2 000 km pod pozorovatelnou úrovní. Kromě vodíku a helia byl v atmosféře detekován i metan, čpavek, etan, fosfin a další sloučeniny. V určitých intervalech se v atmosféře objeví útvary, které jsou podobné Velké rudé skvrně na Jupiteru. Tyto útvary se objevují v pravidelných intervalech. V roce 1990 byla tzv. bílá skvrna natolik rozsáhlá, že byla označována jako Velká bílá skvrna. Díky diferenciální rotaci atmosféry byla protažena tak, že obepínala celou planetu. Tyto útvary jsou někdy označovány jako bouře na Saturnu. Jedná se o oblak bílých krystalků amoniaku, které se zřejmě díky většímu přísunu tepla dostanou až nad mlhavý opar zahalující celou atmosféru. V atmosféře byly registrovány i elektrické výboje - bouřky.