Der innere Aufbau Saturns gleicht im Prinzip höchstwahrscheinlich dem des zweiten Gasriesen, Jupiter. Unterschiede gibt es lediglich in der Dicke der einzelnen Schichten und bei der Größe des Kerns. Der Saturnkern besitzt etwa Erdgröße und ist damit ein wenig kleiner als der Jupiterkern. Computersimulationen zufolge hat er eine Masse von rund 16 Erdmassen und besteht aus metallreichem Gestein und Eis. Bedingt durch seine eigene Schwerkraft und dem enormen Druck, der auf ihm lastet, wird der Kern langsam aber stetig weiter komprimiert. Seine Temperatur wird auf ungefähr 12.000 Grad Celsius geschätzt, was eine enorme Energieabgabe in Form von Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) zur Folge hat. Tatsächlich emittiert Saturn etwa 2,3 Mal mehr Energie, als er von der Sonne erhält.
Über dem Eis-Silikat-Kern liegt – wie bei Jupiter – eine Schicht aus metallischem Wasserstoff, die aufgrund der kleineren Masse Saturns aber vermutlich viel dünner ist. Diese Schicht erzeugt durch Konvektionsströme wahrscheinlich auch das umfangreiche Magnetfeld des Planeten. Über der Schicht aus metallischem Wasserstoff schließt sich eine Schicht aus flüssigem atomaren Wasserstoff an. Diese ist dicker als bei Jupiter, was wie bei der Schicht aus metallischem Wasserstoff auf die sehr unterschiedlichen Schwerkraftverhältnisse der beiden Planeten zurückgeführt werden kann:
Saturn ist zwar nur wenig kleiner als Jupiter, aber wesentlich leichter – Jupiter vereinigt mehr als drei Saturnmassen in sich. Saturns Größe und Masse führen zu einer durchschnittlichen Dichte, die kleiner als die Dichte von Wasser ist. Mit anderen Worten, der Riesenplanet würde auf einem genügend großen Ozean schwimmen. Der Übergang zwischen flüssigem Wasserstoff und gasförmiger Atmosphäre ist – wie bei Jupiter – wieder fließend, da bei den Druckverhältnissen in der Grenzschicht nicht zwischen flüssig und gasförmig unterschieden werden kann.