Ο Τιτάνας είναι μεγαλύτερος από τον πλανήτη Ερμή. Είναι επίσης ο δεύτερος μεγαλύτερος δορυφόρος του Ηλιακού Συστήματος και ο μόνος δορυφόρος με πυκνή ατμόσφαιρα. Όπως και στη Γη, το κύριο αέριο είναι το άζωτο, αλλά ο Τιτάνας είναι πολύ πιο κρύος. Η επιφάνειά του βρίσκεται σε κατάσταση βαθιάς κατάψυξης, στους -180 βαθμούς Κελσίου. Αν η θερμοκρασία του ανέβαινε, ο Τιτάνας θα μπορούσε ενδεχομένως να φιλοξενήσει ζωή.
Μέχρι την άφιξη του διαστημικού σκάφους Cassini-Huygens της NASA και της ESA το 2004, λίγα ήταν γνωστά για τον Τιτάνα. Η επιφάνειά του κρύβεται κάτω από ένα πυκνό στρώμα πορτοκαλί νεφών.
Στις 14 Ιανουαρίου 2005, ο ανιχνευτής ‘Huygens’ της ESA πραγματοποίησε μια ιστορική προσγείωση στον Τιτάνα. Κατά τη διάρκεια της κατάβασης διάρκειας 2½ ωρών, ο «Huygens» παρασύρθηκε προς τα ανατολικά από ανέμους σε μεγάλο υψόμετρο με ταχύτητα άνω των 100 χλμ. ανά ώρα. Οι άνεμοι άλλαξαν κατεύθυνση σε ύψος 7 χλμ., μεταφέροντας τον «Huygens» απαλά προς τα δυτικά κατά τα τελευταία λεπτά της καθόδου. Ο «Huygens» εντόπισε ένα παγωμένο τοπίο που χαρακτηριζόταν από σκοτεινά κανάλια που έστριβαν προς μια ομαλή «ακτογραμμή».
Η ατμόσφαιρα του Τιτάνα αποτελείται κατά περίπου 5% από μεθάνιο. Η δράση του ηλιακού φωτός πάνω στο μεθάνιο δημιουργεί την πυκνή πορτοκαλί ομίχλη. (Στη Γη, το μεθάνιο καίγεται σε λέβητες και κουζίνες.) Οι καταιγίδες μεθανίου γεμίζουν μερικές φορές τα ξηρά κανάλια, δημιουργώντας προσωρινούς ποταμούς που διαβρώνουν την επιφάνεια και μεταφέρουν χαλαρό υλικό στις γειτονικές πεδιάδες.
Κατά τη διάρκεια περισσότερων από 70 διελεύσεων κοντά στον Τιτάνα, τα ραντάρ και τα όργανα υπέρυθρης ακτινοβολίας του Cassini έχουν χαρτογραφήσει μεγάλο μέρος της επιφάνειας. Έχουν εντοπίσει πολλά παράξενα χαρακτηριστικά, όπως τεράστιες αμμοθίνες από άμμο υδρογονανθράκων, οροσειρές, λίμνες μεθανίου και πιθανά παγωμένα ηφαίστεια. (Οι υδρογονάνθρακες αποτελούνται από υδρογόνο και άνθρακα. Παραδείγματα στη Γη είναι ο άνθρακας, η αιθάλη και η πίσσα.)
