nízká střední hustota Saturnu je přímým důkazem, že jeho objemové složení je většinou vodík. Za podmínek nalezených v rámci planety, vodík se chová jako kapalina, spíše než plyn při tlaku nad o jeden kilobar, odpovídající hloubce 1000 km (600 mil) pod mraky, teplota je zhruba 1000 K (1,340 °F, 730 °C). I jako kapaliny, molekulární vodík je vysoce stlačitelný materiál, a dosáhnout Saturn je průměrná hustota 0.69 gram na krychlový cm vyžaduje tlaky nad megabar. K tomu dochází v hloubce 20 000 km (12 500 mil) pod mraky, nebo asi jedna třetina vzdálenosti od středu planety.
informace o vnitřní struktuře Saturnu jsou získány studiem jeho gravitačního pole, které není sféricky symetrické. Rychlá rotace a nízká střední hustota, které vedou ke zkreslení fyzického tvaru planety, také zkreslují tvar jejího gravitačního pole. Tvar pole lze přesně měřit z jeho účinků na pohyb kosmické lodi v okolí a na tvar některých složek Saturnových prstenců. Stupeň zkreslení přímo souvisí s relativním množstvím hmoty koncentrovaným v centrálních oblastech Saturnu na rozdíl od jeho obálky. Analýza zkreslení ukazuje, že Saturn je podstatně více centrálně kondenzovaný než Jupiter, a proto obsahuje podstatně větší množství materiálu hustší než vodík poblíž jeho středu. Centrální oblasti Saturnu obsahují asi 50 procent vodíku hmotnostně, zatímco Jupiter obsahuje přibližně 67 procent vodíku.
Při tlaku zhruba dva megabars a teplotu asi 6000 K (10,300 °F, 5,730 °C), tekutin, molekulární vodík, předpokládá se, že podstoupí hlavní fáze přechodu na kapalinu, kovovém stavu, který se podobá roztavených alkalických kovů jako je lithium. K tomuto přechodu dochází ve vzdálenosti asi na půli cesty mezi vrcholy Saturnova oblaku a jeho středem. Důkazy z gravitačního pole planety ukazuje, že centrální kovové regionu je podstatně hustší, než by tomu bylo v případě pro čistý vodík smíchá pouze s solární proporce helium. Přebytek helia, který se usadil z vnějších vrstev planety, může částečně odpovídat za zvýšenou hustotu. Kromě toho může Saturn obsahovat množství materiálu hustšího než vodík i hélium s celkovou hmotností až 30krát vyšší než Země, ale jeho přesné rozložení nelze z dostupných údajů určit. Horninová a ledová směs asi 15-18 zemských hmot bude pravděpodobně soustředěna v hustém centrálním jádru.
vypočtené elektrické vodivosti Saturn je vnější jádro tekutiny kovový vodík je takový, že je-li pomalý oběh proudy jsou přítomny—jak by se dalo očekávat s toku tepla na povrch doprovodu gravitační usazování hustší komponenty—je zde dostatečné dynamo akce generovat planety pozorované magnetické pole. Saturnovo pole je tedy produkováno v podstatě stejným mechanismem, který produkuje pole Země (viz teorie Dynama). Podle teorie Dynama může být hluboké pole-ta část pole v blízkosti oblasti dynamo poblíž jádra – docela nepravidelná. Na druhé straně je vnější část pole, kterou lze pozorovat kosmickou lodí, poměrně pravidelná, s osou dipólu, která je téměř zarovnána s osou otáčení. Teorie byla navržena že magnetické siločáry jsou více symetrické k ose otáčení, než se dostanou na povrch jejich průchodu nonconvecting, elektricky vodivé oblasti, které je rotační s ohledem na poli linky. Výrazná změna pozorovaná v období rotace magnetického pole za posledních 25 let, zmíněná výše, může souviset s působením hlubokých elektrických proudů zahrnujících vodivé jádro.
Saturn v průměru vyzařuje do vesmíru asi dvakrát více energie, než přijímá ze slunce, především při infračervených vlnových délkách mezi 20 a 100 mikrometry. Tento rozdíl naznačuje, že Saturn, stejně jako Jupiter, má zdroj vnitřního tepla. Kilogram pro kilogram hmotnosti je vnitřní energetický výkon Saturnu V současné době podobný Jupiterovi. Saturn je však méně masivní než Jupiter, a tak měl v době vzniku obou planet menší celkový energetický obsah. To, že stále vyzařuje na úrovni Jupitera, znamená, že jeho energie zřejmě přichází alespoň částečně z jiného zdroje.
výpočet tepelné evoluce ukazuje, že Saturn mohl vzniknout s jádrem z 10 až 20 hmotností Země, vybudoval z narůstání ledu-bohaté planetesimál. Kromě toho by se gravitačním kolapsem nahromadilo velké množství plynného vodíku a helia z původní sluneční mlhoviny. Předpokládá se, že Jupiter prošel podobným procesem původu, ale že zachytil ještě větší množství plynu. Na obou planetách byl plyn zahříván na vysoké teploty-několik desítek tisíc Kelvinů—v průběhu zachycení. Současný vnitřní energetický výdej Jupitera pak lze chápat jako pomalé ochlazování původně horké planety ve věku kolem 4,6 miliardy let. Kdyby se Saturn pomalu ochladil, jeho energetický výkon by klesl pod aktuálně pozorovanou hodnotu asi před dvěma miliardami let. Nejpravděpodobnější vysvětlení pro požadované další zdroj energie, je to, že Saturn v interiéru helium bylo vysrážení z roztoku vodík a tvoří husté „dešťové kapky“, které spadají. Jak kapičky helia v kovové fázi vodíku“ prší “ dolů do hlubších úrovní, potenciální energie je přeměněna na kinetickou energii pohybu kapiček. Tření pak tlumí tento pohyb a převádí jej na teplo, které se provádí až do atmosféry konvekcí a vyzařováním do prostoru, a tím prodlužuje Saturn vnitřní zdroj tepla. (Předpokládá se, že k tomuto procesu došlo také—i když v mnohem omezenější míře—v Jupiteru, který má teplejší interiér a umožňuje tak více helia zůstat v roztoku.) Cestovatelé‘ detekce značné vyčerpání helia v saturnově atmosféře původně byla přijata jako ospravedlnění této teorie, ale od té doby bylo otevřeno na otázku.