L’atmosphère de Titan est (à la différence de celle des autres satellites du système solaire) bien développée avec une épaisseur comprise entre et (sur Terre, 99,999 e la masse de l'atmosphère réside en dessous de d'altitude). Elle est opaque sur de nombreuses longueurs d'onde et interdit d'obtenir un spectre de réflectance complet de la surface depuis l'extérieur.