土卫六的直径为5150千米，比水星还大。土卫六上有很厚的大气层，一层薄雾笼罩在200千米的上空。土卫六的表面大气压力比地球上要大50％，大气主要成分是氮、甲烷、乙炔等等。烷能在寒冷大气里液化并滴到土卫六的表面形成海洋。土卫六的海洋是由70％的乙烷、25％的甲烷和5％的溶解氮所组成的，它的深度达1000米。土卫六是太阳系中唯一有大气的卫星，大气中还发现有汽油云。“先驱者”飞船测得土卫六上层大气温度为-200摄氏度，表面温度为-148摄氏度。

土卫六的表面由橙色雾气所包围，这是“旅行者”2号拍摄的照片。它是太阳系中唯一有浓重大气的卫星。