Net zoals de andere planeten in het zonnestelsel denkt men dat Saturnus is gevormd door een methode die “kern-aanwas” genoemd wordt. De grote planeet werd gevormd na de geboorte van de Zon en is door zijn grootte vermoedelijk ook van invloed geweest op de vorming van andere planeten in het zonnestelsel.
Het zonnestelsel is ongeveer 4,6 miljard jaar geleden ontstaan uit een grote wolk van gas en stof bekend als de zonne-nevel. Door de zwaartekracht is de gasnevel gaan samentrekken en beginnen te roteren met als gevolg de vorming van de Zon in het centrum van de nevel.
Na de geboorte van de Zon begon het overgebleven materiaal samen te trekken. Door de zwaartekracht klonterden klein de deeltjes samen tot grotere deeltjes. De sterke zonnewind blies de lichtere elementen als waterstof en helium weg naar de buitenste delen. Alleen de zwaardere steenachtige materialen bleven achter in de buurt van de Zon. Hier werden de Aardse planeten uit gevormd. Op grotere afstanden van de Zon had de zonnewind minder invloed en dit leidde er toe dat ook de lichtere elementen als waterstof en helium konden samenklonteren tot de gasplaneten. Op deze manier werden asteroïden, kometen, planeten en manen gevormd.
Saturnus bestaat voornamelijk uit waterstof met een significant deel aan helium. Er zijn nog wat sporen van andere gassen aanwezig. Door de vele botsingen in het jonge zonnestelsel steeg de temperatuur op Saturnus. Materialen met een grotere dichtheid zonken naar het centrum om daar de kern te vormen. Sommige wetenschappers denken dat de kern een grote bal is van vloeibaar gas. Anderen denken dat het misschien een rotsachtige kern is met een massa van 14-18 maal die van de Aarde.
Om de hoeveelheid waterstof en helium in te vangen die de planeet nu heeft moest de planeet heel snel groeien om te voorkomen dat deze gassen door de zonnewind nog verder weg werden geblazen. Nadat de rotsachtige kern een massa van 10 keer de Aarde had bereikt was deze planetesimaal zwaar genoeg om de lichtere gassen als waterstof en helium in te vangen.
De noodzaak van een snelle vorming van de gasplaneten is een probleem voor het “kern-aanwas”-model. Volgens dit model duurde het enkele miljoenen jaren voor de gasplaneten waren gevormd en dit is langer dan er lichte gassen beschikbaar waren in het jonge zonnestelsel. Het “kern-aanwas”-model heeft nog een probleem want in dit model zouden de jonge planeten in een relatief korte tijd richting de Zon spiraliseren.
Een nog relatief nieuwe theorie laat klonten gas en stof samengaan. In de tijd groeien deze klonten langzaam aan tot een grote planeet. Deze planeten kunnen sneller worden gevormd dan in het “kern-aanwas”-model, soms wel binnen 1000 jaar en dit schept dan meteen de mogelijkheid voor die planeten om de lichtere gassen in te vangen. Ze bereiken daarnaast ook snel een kritieke massa die er voor zorgt dat ze in een stabiele baan terecht komen en niet naar de Zon worden getrokken.