被后來的地質活動所消除。天文學家也提出另一種理論來解釋伊薩卡峽谷的形成在奧德賽坑洞形成時受到的巨大撞擊，形成沖擊波傳遍土衛三，導致土衛三另外一面的表面破裂，形成伊薩卡峽谷。土衛三的表面溫度為187攝氏度。

土衛四是于1684年3月21日被喬凡尼·多美尼科·卡西尼發現的。一開始卡西尼將他發現的土衛三、土衛四、土衛五和土衛八命名為“路易之星”（side

nicea）來奉承法國國王路易十四，但是這個命名沒有被天文學家普遍接受。他們則將最早被發現的五顆土星衛星稱為土衛一至五。后來1789年土衛一和土衛二被發現后這個號碼命名法被擴展到土衛七（今天的號碼命名法后來被調整過，因此與當時的不一樣）。

1847年約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾建議使用希臘神話中泰坦的名字來命名土星的衛星，因此土衛四獲得了狄俄涅這個名稱。（在希臘神話中克洛諾斯是泰坦之一，而希臘神話中的克洛諾斯相當于羅馬神話中的薩坦，按照國際天文協會土星是以薩坦命名的，因此土星的衛星是按照希臘神話中他的兄弟姐妹命名的。）

土衛四的平均直徑為1118千米。土衛四主要由冰組成，不過它是土星衛星中密度第三高的（15克立方厘米，土衛二和土衛六居第一和第二位），因此它的內部必須含有相當多的硅酸鹽巖石。

土衛四的反照率為055，與土衛三和土衛二相比它比較暗。土衛四的表面溫度為187°。它的自轉周期與公轉周期一樣長，也是65小時41分鐘，因此它與地球的衛星一樣是同步自轉。它的自轉軸與公轉軸之間的交角為0006°。

土衛四比土衛五小一些，但與土衛五非常類似。它們的組成、反光率和地形均很類似，兩顆衛星均具有非常不同的前面和反面（前面指的是在公轉中朝著飛行方向的一面，反面指的是在公轉中背著飛行方向的一面）。土衛四的正面有比較多的撞擊坑，而且比較亮，而它的反面則完全不同，這一面比較暗，明亮的、細小的條紋遮蓋了上面的撞擊坑。這說明這些條紋是比較新的。這些條紋估計是冰的懸崖。在土衛四上被發現的地質形態有峽谷、線條、撞擊坑。

在卡西尼惠更斯號探測器2004年12月13日飛越土衛四之前這顆衛星上亮的線條狀的結構的來源不清楚，原因之一是唯一到那時為止唯一拍攝到這個結構的照片是從很遠的地方拍的。當時唯一可知的是這個結構的組成的反光率非常高，而且非常薄，因為透過它可以看到下面的結構。當時的推測是土衛四剛剛形成后地質活躍，冰火山改造了大部分表面。這些線條是沿著裂縫的爆發后冰雪重新落到土衛四表面形成的。后來這些地質活動停止后前面由于不斷受到隕星的撞擊這些線條被磨滅了。

但卡西尼號最新的照片證明這個推測不正確。這些線條根本就不是堆積的冰雪，而是由地震作用造成的明亮的冰懸崖。土衛四的背面上顯示著巨大的破裂。

2005年10月11日卡西尼號飛越土衛四時離土衛四只有500千米并拍攝了這些懸崖的清晰照片，這些照片顯示這些懸崖有些達數百米高。

土衛四表面有多種地形，其中包括含有很多撞擊坑的地形、含有中等撞擊坑數目的平原、含有少數撞擊坑的平原和地殼破裂的區域。含有很多撞擊坑的地區有許多大到直徑100千米的撞擊坑。平原地區的撞擊坑的直徑一般小于30千米。不過也有有很多撞擊坑的平原。

大多數含有很多撞擊坑的地區位于土衛四的反面，而在它的前面也有含有少量撞擊坑的平原。這個現象與許多科學家預言的正好相反。尤金·蘇梅克和其他人曾提出一個理論認為自傳與公轉同步的衛星的前面的撞擊坑數量應該比較多，反面比較少。

這說明土衛四被撞