110 minut po zbliżeniu się na najmniejszą odległość od planety platforma skanująca sondy uległa zacięciu. Komputer pokładowy zareagował na to wstrzymując wykonywanie dalszych obserwacji. Inżynierom udało się dopiero po trzech dniach uruchomić zaciętą platformę. Awaria ta spowodowała utratę części planowanych obserwacji dotyczących głównie pierścieni oraz Tethys i Enceladusa. 5 września Voyager 2 minął w odległości 2 mln km Febe, najbardziej odległy, spośród ówcześnie znanych, księżyc Saturna. 25 września 1981 roku zakończona została faza obserwacji planety.
Podczas przelotu przez układ Saturna sonda kontynuowała obserwacje wykonane rok wcześniej przez Voyagera 1. Szczególną uwagę poświęcono na badanie struktury pierścieni planety, w tym obserwacje struktur, nazywanych szprychami, znajdujących się nad powierzchnią pierścienia B. Fotopolarymetr sondy posłużył do obserwacji przebiegu okultacji gwiazdy delta Scorpii przez pierścienie planety, co umożliwiło określenie ich struktury z rozdzielczością 100 metrów. Przeprowadzono uzupełniające, w stosunku do Voyagera 1, obserwacje księżyców planety oraz struktury jej atmosfery.