Первые хорошие данные о Фебе были получены в 2004 году, когда систему Сатурна и его спутников начал исследовать зонд Кассини. Изучение данных, собранных разными инструментами этого аппарата, показывает, что Феба – планетезималь, остаток строительного материала планет. «В отличие от примитивных объектов вроде комет, Феба эволюционировала какое-то время, – говорит планетолог Джулия Кастильо-Родригез из Лаборатории реактивного движения. – Считается, что такие объекты уплотнялись очень быстро. Они указывают нам на условия, при которых образовывались планеты и из спутники».

Данные зонда говорят о том, что Феба сформировалась в дальнем поясе Койпера в течение первых трех миллионов лет существования Солнечной системы. Вначале луна была сферической и горячей, причем радиоактивный распад поддерживал ее температуру в течение десятков миллионов лет. Средняя плотность Фебы такая же, как у Плутона, и она на 40% средней для лун Сатурна. Затем по непонятной причине Феба приблизилась к Сатурну настолько, что была захвачена его гравитацией и стала крупнейшим спутником газового гиганта, обращающимся не в его экваториальной плоскости.