Mô phỏng Sao Thổ trong chu kỳ xấp xỉ 29 năm của nó. Do trục Sao Thổ nghiêng 26,73° cho nên mỗi lần nó ở vị trí xung đối với Trái Đất chúng ta sẽ thấy hình ảnh Sao Thổ và vành đai hiện ra dưới những góc khác nhau.

Khoảng cách trung bình giữa Sao Thổ và Mặt Trời là trên 1,4 tỷ kilômét (9 AU). Với tốc độ quỹ đạo trung bình bằng 9,69 km/s,[4] Sao Thổ mất 10.759 ngày Trái Đất (hay khoảng 29,5 năm)[66], để đi hết một vòng quanh Mặt Trời.[4] Quỹ đạo elip của Sao Thổ nghiêng khoảng 2,48° tương đối so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất.[4] Bởi vì độ lệch tâm quỹ đạo bằng 0,056, khoảng cách giữa Sao Thổ và Mặt Trời thay đổi xấp xỉ 155 triệu kilômét giữa cận điểm quỹ đạo và viễn điểm quỹ đạo,[4] tương ứng những điểm gần nhất và xa nhất của hành tinh đến Mặt Trời.

Do các vùng trong bầu khí quyển Sao Thổ tự quay với tốc độ khác nhau theo vĩ độ do đó các nhà khoa học đã phân ra nhiều chu kỳ quay khác nhau cho những vùng khác nhau (giống như của Sao Mộc): Hệ I có chu kỳ 10 h 14 min 00 s (844,3°/ngày) đối với phạm vi Vùng xích đạo, kéo dài từ cạnh bắc của Vành đai xích đạo Nam tới cạnh nam của Vành đai xích đạo Bắc. Những vùng có vĩ độ khác có giá trị chu kỳ tự quay 10 h 38 min 25,4 s (810,76°/ngày), tương ứng với Hệ II. Đối với Hệ III, các nhà khoa học đo được giá trị vùng này dựa trên bức xạ radio phát ra từ hành tinh trong thời gian tàu Voyager bay qua, với chu kỳ 10 h 39 min 22,4 s (810,8°/ngày); và có giá trị gần bằng đối với của Hệ II, cho nên các nhà khoa học thường coi hai vùng này có tốc độ quay bằng nhau.[67]

Giá trị chính xác cho chu kỳ quay của phần bên dưới khí quyển vẫn còn chưa xác định được. Trong khi tiếp cận Sao Thổ năm 2004, tàu Cassini phát hiện thấy chu kỳ quay của tín hiệu vô tuyến tăng lên đáng kể, xấp xỉ bằng 10 h 45 m 45 s (± 36 s).[68][69] Tháng 3 năm 2007, các nhà thiên văn thấy rằng sự biến đổi trong bức xạ vô tuyến từ hành tinh không phù hợp để sử dụng làm giá trị tốc độ tự quay của Sao Thổ. Sự biến đổi này có thể là do hoạt động từ những giếng phun phát ra từ vệ tinh Enceladus của Sao Thổ. Hơi nước phát ra bao quanh Sao Thổ từ những giếng này bị ion hóa và tạo ra sự kéo trong từ trường Sao Thổ, làm chậm sự quay tương đối của hành tinh thông qua tín hiệu vô tuyến.[70][71][72] Ước lượng mới nhất về tốc độ tự quay hành tinh dựa trên nhiều số liệu quan trắc từ các tàu Cassini, Voyager và Pioneer công bố vào tháng 9 năm 2007 là 10 giờ, 32 phút, 35 giây.[73]