ยานแคสซีนี พร้อมทั้งยานลูกไฮเกนส์ ได้ถูกปล่อยออกจากฐานไปเมื่อวันที่ 13 ตุลาคม 2540 เวลา 15.55 น. ตามเวลาในประเทศไทย มุ่งหน้าสู่ดาวเสาร์ซึ่งจะถึงเป้าหมายในปี พ.ศ. 2547 ก่อนหน้านี้ได้มีกำหนดปล่อยในวันที่ 6 ตุลาคมแต่ต้องเลื่อนกำหนดการปล่อยจรวดออกไป เนื่องจากพบรอยรั่วที่ยานไฮเกนส์ 

ระหว่างการเดินทาง ยานแคสซีนีจะเคลื่อนที่เฉียดดาวศุกร์ 2 ครั้งและเฉียดโลก 1 ครั้งเพื่ออาศัยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ทั้งสองเร่งความเร็วของยานก่อนจะมุ่งหน้าสู่ดาวเสาร์