Він відкрив чотири супутники Сатурна і виявив щілину в кільцях Сатурна (Щілина Кассіні; 1675). 1683 року Кассіні дав перший науковий опис зодіакального світла, запропонувавши гіпотезу, що пояснює його розсіянням сонячного світла на лінзоподібному скупченні частинок пилу, які лежать у площині екліптики; ця гіпотеза є загальноприйнятою.