La Lune tourne autour de la Terre en 27 j 7 h 43 min (révolution sidérale), à une distance moyenne de 384 400 km. Dans le même temps, elle accomplit une rotation complète sur elle-même. Aussi montre-t-elle toujours la même face à la Terre. N'émettant pas elle-même de la lumière, elle ne fait que renvoyer une partie de la lumière qu'elle reçoit du Soleil et possède donc en permanence un hémisphère obscur et un hémisphère éclairé. Les aspects différents, ou phases, suivant lesquels elle est vue de la Terre s'expliquent par les variations de sa position relative par rapport à notre planète et au Soleil. Ces phases se déroulent suivant un cycle de 29 j 12 h 44 min (révolution synodique, lunaison ou mois lunaire). Sa surface présente de vastes plaines accidentées, criblées de très nombreux cratères météoritiques de dimensions variées, et des montagnes aux formes douces pouvant atteindre des altitudes élevées (8 200 m). Elle n'est entourée d'aucune atmosphère, ce qui lui vaut de subir des températures allant d'environ + 120 °C le jour à − 170 °C la nuit. Le sol lunaire a été étudié directement de 1969 à 1972, au cours de 6 vols de la série « Apollo ».