Lördagens förbipasserande svepte sonden in i en omloppsbana som för in den mellan planetens ringar och dess atmosfär.
Denna gap-run ger satelliten chansen att äntligen räkna ut längden på en dag på Saturnus, och att bestämma åldern på sina fantastiska ringar.
Men manövern innebär också att den inte kan undkomma ett eldsprängt dopp i Saturnus moln i september.
Den amerikanska rymdbyrån (Nasa) kallar ett slut på 12 års utforskning och upptäckt på Saturnus eftersom sondens drivgastankar är alla utom tomma.
Regulatorer kan inte riskera en oansvarig satellit en dag som kraschar in - och förorenar - gasjättens potentiellt livsuppehållande månar, och därför har de valt en strategi som garanterar säker avfallshantering.
"Om Cassini tar slut på bränsle skulle det vara okontrollerad och möjligheten att det skulle krascha-land på månen Titan och / eller Enceladus är oacceptabelt hög", säger Dr Earl Majs, Nasa Cassini programchef.
"Vi kunde sätta det i en mycket lång omlopp långt från Saturnus men vetenskapen återvänder från det skulle inte vara i närheten av så bra som vad vi är på väg att göra," sade han BBC News.
Cassini har rutinmässigt använt Titans starka gravitationsfält för att justera sin bana.
Under de år som den har studerat det saturnusiska systemet har sonden flugits av den disiga världen vid 126 tillfällen - varje gång får den en kick som böjer den mot en ny region av intresse.
Och på lördagen drog Cassini på det gravitationella "elastiska bandet" en sista gång, för att skifta från en omloppsbana som betar den yttre kanten av Saturnus huvudringsystem till en flygväg som skummar den inre kanten och sätter den mindre än 3.000 km över planetens molntoppar.
Sonden kommer att göra den första av dessa gap körs nästa onsdag, upprepa dyket var sjätte och en halv dag fram till sin död störta, planerad att inträffa vid cirka 10:45 GMT den 15 september.
Forskare använde lördagens pass av Titan för att göra några slutliga närbilder observationer av månen.
Denna extraordinära värld domineras på nordliga breddgrader av stora sjöar och hav av flytande metan.
Cassinis radar beordrades än en gång att skanna deras djup och leta efter vad som har blivit känt som "magiska öar" - platser där kvävegasbubblor uppifrån för att producera en övergående ojämnhet på de flytande ytorna.
Detta är ett bittert sött ögonblick för forskare. Titan har gett så många upptäckter, och även om sonden kommer att fortsätta att möta månen under de kommande månaderna, kommer den aldrig mer att komma så nära - mindre än 1000 km från marknivå.
Å andra sidan har forskarna nu möjlighet att äntligen besvara några taggiga frågor hos Saturnus själv.
Dessa inkluderar längden av en dag på planeten. Cassini har hittills inte kunnat bestämma exakt gasjättens inre rotationsperiod.
Från den slutna utsikt som ges av den nya omloppsbanan, bör denna detalj bli uppenbar.
"Vi typ av vet; det är ca 10,5 timmar", sade Prof Michele Dougherty, Cassini magnetometer huvudutredare från Imperial College, London, Storbritannien.
"Beroende på om du tittar på norra halvklotet eller södra halvklotet - ändras det. Och beroende på om du tittar på sommaren eller vintersäsongen - det förändras också.
"Så det finns helt klart en atmosfärisk signal som vi mäter som är kopplad till vädret och årstiderna som döljer planetens inre", berättade hon för BBC.
Den andra stora kvarstående frågan är Saturnus ringars tidsålder.
Genom att komma in i dem, kommer Cassini att kunna väga de stora banden av ispartiklar.
"Om ringarna är mycket mer massiva än vi förväntar oss, kanske de är gamla - lika gamla som Saturnus själv; och de har varit tillräckligt massiva för att överleva mikrometeoroid bombardemang och erosion och lämna oss med de ringar vi ser idag," förmodade Nasa projektforskare Dr Linda Spilker.
"Å andra sidan, om ringarna är mindre massiva - de är mycket unga, kanske bildas så lite som 100 miljoner år sedan.
"Kanske kom en komet eller en måne kom för nära, slets sönder av Saturnus gravitation och det är så vi har ringarna vi ser idag."
Jonathan.Amos-INTERNET@bbc.co.uk och följ mig på Twitter: @BBCAmos
Cassini har använt en gravitationsslinga runt Saturnus måne Titan för att sätta den på en väg mot förstörelse.