Faza obserwacji Saturna przez Voyagera 2 rozpoczęła się 5 czerwca 1981 roku, kiedy sonda znajdowała się w odległości około 77 mln km od planety. 19 sierpnia wykonany został manewr korekcji trajektorii, który spowodował, że punkt największego zbliżenia do Saturna został przesunięty o 900 km bliżej w kierunku planety. Trajektoria ta została wybrana tak, aby zapewnić wykonanie manewru asysty grawitacyjnej, który miał skierować sondę w kierunku Urana.
Pierwszym księżycem planety, do którego zbliżył się Voyager 2 był Japet. 23 sierpnia sonda minęła ten księżyc w odległości 908 483 km. 24 sierpnia Voyager osiągnął granicę magnetosfery planety. 25 sierpnia sonda przeleciała obok Hyperiona (minimalna odległość 472 737 km) i Tytana (666 096 km). 26 sierpnia, zbliżając się do Saturna, Voyager 2 przeleciał kolejno obok Dione (502 289 km) i Mimasa (309 758 km).
26 sierpnia 1981 roku o 03:24:05 UTC Voyager 2 zbliżył się do Saturna na najmniejszą odległość, wynoszącą 161 126 km od centrum planety, około 101 000 km od szczytów chmur. Tego samego dnia, oddalając się od planety, sonda przeleciała kolejno obok Enceladusa (minimalna odległość 87 020 km), Tethys (93 018 km) i Rei (645 320 km).