1610 年,伽利略用他的望远镜观测土星时,发现在土星的球状本体旁边有一个附属物．由于望远镜成像质量太差,他没能确定出这个附属物的真实形状．到了1659 年,荷兰物理学家惠更斯经过仔细地观测才认识到这个附属物原来是离开土星本体的光环．以后,随着望远镜的改进．人们观察到了土星光环越来越多的细节,并发现它是由几个较小的光环组成的,而不同的光环之间还留有空隙．但在当时,人们一直认为土星环是由几个扁平的固体物质盘组成的．直到1856 年,经典电动力学的奠基人麦克斯韦才从理论上证明了土星环“应该由许多独立的粒子组成,它们以不同的速度在围绕土星旋转”。

土星环有着极其复杂的结构,共由A、B、C、D、E、F、G7 个环组成,它们都位于土星的赤道面上．最靠近土星的D 环离土星表面还不到 7000 公里,只相当于土星半径的1／9．D 环向外依次为C 环、B 环、A 环、F 环、E 环和G环．G 环的外边缘离土星表面约5－8 万公里．在土星的7 个环中,A、B、C3个环较亮,称为主环,其余的4 个环较暗．主环中以B 环最为引人注目,它宽达22000 公里,而且内部的物质最稠密,亮度也最大．在A 环和B 环之间是著名的卡西尼环缝,它宽约4800 公里．A 环内还有宽度仅 320 公里的恩克缝．在A 环外侧和C、 B 环之间还分别有宽度为 3520 公里和 4200 公里的先驱者缝和法兰西缝。

以上只是土星环的一些大致结构,它实际上还要复杂得多．“旅行者1号”和“旅行者2 号”在探访土星时,就发现土星环实际上是由成百上千条细环组成的,就像唱片上的纹路一样密集．卡西尼缝和恩克缝内也并不是空洞无物的,它们的内部也有一些细的环带。

土星光环是由无数大小不等的颗粒构成的．这些颗粒的直径从几微米到几米,它们有的是一些微不足道的灰尘,有的是大块的岩石和冰块．它们在太阳光的照射下形成各种各样的颜色,由于光环不同部分物质的密度不均匀,所以光环的颜色也就有深有浅。

关于光环的成因,多数科学家认为土星光环是一颗卫星被土星巨大的潮汐力瓦解后形成的．但也有人认为土星环是由太阳系形成时剩余的原始物质形成的。