Atmosfera Saturna jest podobna do atmosfery Jowisza i tak jak ona składa się z równoleżnikowo ułożonych pasów, jednak pasma chmur Saturna są znacznie mniej wyraźne i o wiele szersze w pobliżu równika. W głębi istnieje warstwa chmur składających się z lodu, grubości około 10 km, gdzie temperatura wynosi ok. −23 °C. Powyżej tej warstwy jest prawdopodobnie warstwa zawierająca kryształki zamrożonego wodorosiarczku amonu, która rozciąga się na kolejne 50 km i ma około −93 °C. Osiemdziesiąt kilometrów ponad tą warstwą znajduje się warstwa, w której chmury tworzy lód amoniakalny, a temperatura jest równa około −153 °C. Górną część atmosfery, rozciągającą się do wysokości 200–270 km ponad widocznymi chmurami amoniaku, tworzą gazowy wodór i hel[18]. Wiatry na Saturnie są jednymi z najszybszych w Układzie Słonecznym. Dane Voyagera wskazują, że prędkość wschodniego wiatru dochodziła do 500 m/s (1800 km/h)[19]; drobnoskalowa struktura chmur Saturna nie była dostrzegana do czasu przelotów sond Voyager. Od tego czasu jednak rozdzielczość naziemnych teleskopów wzrosła na tyle, że możliwe są regularne obserwacje.
Zdjęcie półkuli planety skrytej w cieniu pierścieni, zrobione przez sondę Cassini 27 października 2004 r. Widoczny jest księżyc Mimas
W zwykle pozbawionej wyrazistych szczegółów atmosferze planety od czasu do czasu pojawiają się owalne struktury, podobne do występujących na Jowiszu. W 1990 Kosmiczny Teleskop Hubble\'a zaobserwował ogromny biały obłok w pobliżu równika planety, który nie był obecny podczas przelotu Voyagerów, a w 1994 r. zaobserwowano inną, mniejszą burzę. W 1990 przez krótki okres widoczna była Wielka Biała Plama, występująca na Saturnie raz w ciągu jednego obiegu wokół Słońca (około 30 lat ziemskich), na północnej półkuli około saturniańskiego przesilenia letniego[20]. Wielką Białą Plamę obserwowano poprzednio w latach: 1876, 1903, 1933 i 1960. Burza z 1933 roku jest najbardziej znaną. Jeśli okresowość jej występowania zostanie zachowana, kolejna burza wystąpi około 2020[21].
Na zdjęciach wykonanych przez sondę Cassini, północna półkula Saturna ma jasnoniebieski kolor, podobny jak na Uranie, co ukazuje zamieszczona fotografia. Zjawisko to nie jest obecnie[kiedy?] widoczne z Ziemi, ponieważ pierścienie Saturna zasłaniają widok północnej półkuli planety. Kolor ten najprawdopodobniej jest powodowany przez rozpraszanie Rayleigha[22].
Obrazy w podczerwieni wykazały, że na południowym biegunie Saturna występuje ciepły wir polarny; takie wiry występują także na innych planetach w Układzie Słonecznym, ale nigdzie indziej nie są one cieplejsze niż otoczenie[23]. Podczas gdy temperatura na Saturnie to zwykle −185 °C, temperatura w wirze często sięga powyżej −122 °C, uważa się więc, że jest on najcieplejszym miejscem na Saturnie