토성의 낮은 평균 밀도는 벌크 조성이 대부분 수소라는 직접적인 증거입니다. 행성 내에서 발견 된 조건 하에서,수소는 구름 아래 1,000 킬로미터(600 마일)의 깊이에 해당하는 약 1 킬로바 이상의 압력에서 기체가 아닌 액체로서 행동한다. 심지어 액체로서,분자 수소는 매우 압축 가능한 물질이며,입방 센티미터 당 0.69 그램의 토성의 평균 밀도를 달성하기 위해서는 1 메가 바 이상의 압력이 필요합니다. 이것은 구름 아래 20,000 킬로미터(12,500 마일)의 깊이 또는 행성 중심까지의 거리의 약 1/3 에서 발생합니다.
토성의 내부 구조에 대한 정보는 구형 대칭이 아닌 중력장을 연구함으로써 얻어진다. 행성의 물리적 형상의 왜곡을 초래하는 빠른 회전과 낮은 평균 밀도는 또한 중력장의 모양을 왜곡시킵니다. 필드의 모양은 근처에서 우주선의 움직임과 토성의 고리의 일부 구성 요소의 모양에 미치는 영향으로부터 정확하게 측정 할 수 있습니다. 왜곡의 정도는 토성의 외피와는 반대로 토성의 중심 지역에 집중된 질량의 상대적인 양과 직접적으로 관련된다. 왜곡의 분석은 토성이 목성보다 실질적으로 더 중앙에 응축되어 있으므로 중심 근처의 수소보다 훨씬 더 많은 양의 물질 밀도가 포함되어 있음을 보여줍니다. 토성의 중심 지역은 약 50%의 수소를 함유하고 목성은 약 67%의 수소를 함유하고 있습니다.
약 2 메가바르의 압력과 약 6,000 케이(10,300 에프,5,730 다)의 온도에서,유체 분자 수소는 리튬과 같은 용융 알칼리 금속과 유사한 유체 금속 상태로의 주요 상전이를 겪을 것으로 예측된다. 이 전환은 토성의 구름 꼭대기와 그 중심 사이의 중간 정도의 거리에서 발생합니다. 행성의 중력장으로부터의 증거는 중앙 금속 영역이 태양 비율의 헬륨과 만 혼합 된 순수한 수소의 경우보다 상당히 밀도가 높다는 것을 보여줍니다. 행성의 외부 층에서 침전 초과 헬륨 증가 밀도에 대 한 부분적으로 계정 수 있습니다. 또한 토성은 수소와 헬륨보다 밀도가 높은 물질의 양을 포함 할 수 있으며 총 질량은 지구의 30 배이지만 정확한 분포는 이용 가능한 데이터로부터 결정될 수 없다. 약 15-18 개의 지구 질량의 암석과 얼음 혼합물은 조밀 한 중앙 코어에 집중 될 가능성이 높습니다.
토성의 유체 금속 수소의 외부 코어의 계산된 전기 전도도는 만약 느린 순환 전류가 존재한다면—밀도가 높은 성분의 중력 침전과 함께 표면으로의 열의 흐름으로 예상되는대로-행성의 관측된 자기장을 생성하기에 충분한 다이너모 작용이 있다. 따라서 토성의 필드는 본질적으로 지구의 필드를 생성하는 동일한 메커니즘에 의해 생성됩니다(참조 디나모 이론). 디나모 이론에 따르면,딥 필드-코어 근처의 디나모 영역 근처의 필드 부분-은 매우 불규칙 할 수 있습니다. 다른 한편으로,우주선에 의해 관찰 될 수있는 필드의 외부 부분은 회전축과 거의 정렬 된 쌍극자 축으로 상당히 규칙적입니다. 이론은 자기장 라인이 필드 라인과 관련하여 회전하는 비 연결,전기 전도성 영역을 통과하여 표면에 도달하기 전에 회전축에 더 대칭으로 만들어 졌다고 제안되었습니다. 위에서 언급 한 지난 25 년 동안 자기장 회전 기간에서 관찰 된 현저한 변화는 전도 코어와 관련된 깊은 전류의 작용과 관련이있을 수 있습니다.
평균적으로 토성은 태양으로부터받는 것보다 약 두 배의 에너지를 우주로 방출하며,주로 20~100 마이크로 미터 사이의 적외선 파장에서 방출됩니다. 이 차이는 목성과 같은 토성이 내부 열원을 가지고 있음을 나타냅니다. 킬로그램 질량 킬로그램에 대해 현재 토성의 내부 에너지 출력은 목성과 유사합니다. 그러나 토성은 목성보다 덜 거대하기 때문에 두 행성이 형성되었을 당시 총 에너지 함량이 적었습니다. 목성의 수준에서 여전히 방사되고 있다는 것은 그 에너지가 분명히 적어도 부분적으로 다른 근원으로부터 오는 것을 의미합니다.
열 진화의 계산은 토성이 얼음이 풍부한 행성계의 증착에서 형성된 10-20 개의 지구 질량의 핵심으로 유래했을 수 있음을 보여줍니다. 그 위에,원래의 태양 성운에서 나온 많은 양의 기체 수소와 헬륨이 중력 붕괴에 의해 축적되었을 것입니다. 그것은 목성 기원의 비슷한 과정을 겪었다하지만 가스의 더 큰 금액을 캡처하는 것으로 생각된다. 두 행성 모두에서 가스는 포획 과정에서 수만 켈빈의 고온으로 가열되었다. 목성의 현재 내부 에너지 출력은 태양계의 나이에 비해 초기에 뜨거운 행성의 느린 냉각(약 46 억 년)으로 이해 될 수 있습니다. 만약 토성이 서서히 식었다면,토성의 에너지 생산량은 약 20 억 년 전에 현재 관측된 값 아래로 떨어졌을 것이다. 필요한 추가 에너지 원에 대한 가장 가능성있는 설명은 토성의 내부에서 헬륨이 수소 용액에서 침전되어 떨어지는 조밀 한”빗방울”을 형성했다는 것입니다. 수소의 금속 단계에서 헬륨 방울이 더 깊은 수준으로 내려갈 때,위치 에너지는 액적 운동의 운동 에너지로 변환됩니다. 그런 다음 마찰은 이 움직임을 감쇠시켜 열로 변환시켜 대류에 의해 대기로 운반되고 공간으로 방출되어 토성의 내부 열원을 연장시킵니다. (이 과정은 목성에서 훨씬 더 제한된 범위이지만 더 따뜻한 내부를 가지고 있으므로 더 많은 헬륨이 용액에 머무를 수 있다고 생각됩니다. 토성 대기에서 헬륨의 상당한 고갈에 대한 항해자들의 탐지는 원래이 이론의 옹호로 받아 들여졌지만,그 이후로 의문을 제기했다.