L'imagerie radar à synthèse d'ouverture (SAR) de la sonde Cassini a permis d'identifier en été 2005 près du pôle sud de Titan la première surface plane – en l'occurrence, Ontario Lacus – interprétée comme celle d'une étendue liquide de méthane CH4 et d'éthane C2H6, des alcanes légers. Le spectromètre cartographe infrarouge et visible (VIMS) de Cassini a permis par la suite de préciser la nature de cette surface et d'établir qu'il s'agit bien de méthane liquide mélangé à de l'éthane et d'autres hydrocarbures légers, ainsi qu'à de l'azote liquide.
Paradoxalement, alors que le premier d'entre eux a été repéré près du pôle sud, la plupart des lacs identifiés depuis à la surface de Titan sont situés près du pôle nord de l'astre, où ils ne seraient peut-être pas permanents mais migreraient d'un pôle à l'autre au gré des saisons, voire en un cycle de 45 000 ans. Le plus grand lac actuellement identifié sur Titan est Kraken Mare.
Titan est, à ce jour, le seul endroit en dehors de la Terre où du liquide a été formellement caractérisé en surface.
Des comparaisons de photographies prises par la sonde Cassini ont indiqué que le niveau d'Ontario Lacus avait baissé de plus de 4 m, conduisant sa côte à reculer de près de 10 km par endroit.
