La Lune est le seul satellite naturel de la Terre:
La Lune fut visitée pour la première fois par le vaisseau soviétique Luna 2 en 1959. La Lune est le seul corps extraterrestre à avoir été visité par des humains. Le premier alunissage a eu lieu le 20 juillet 1969 et le dernier en décembre 1972. La Lune est aussi le seul objet pour lequel des échantillions ont été retournés sur Terre.
Les forces gravitationnelles entre la Terre et la Lune provoquent des effets intéressants: une des plus manifestes est le phénomène des marées. L'attraction gravitationnelle de la Lune est plus importante sur le côté de la Terre le plus proche de la Lune et plus faible sur le côté opposé. La Terre, et plus particulièrement les océans, n'étant pas totalement rigide, elle s'étire légèrement le long de la ligne Terre-Lune. De notre point de vue sur la Terre, on peut observer deux renflements, un dirigé dans la direction de la Lune et l'autre dans l'opposée. L'effet est plus important sur l'eau que sur la croûte solide et les renflements dans l'eau sont donc plus importants. De plus, le fait que la Terre tourne plus vite que la Lune ne parcourt son orbite, les renflements font un tour de Terre environ une fois par jour, ce qui donne deux marées hautes par jour.
La Lune ne possède pas d'atmosphère. De récentes observations effectuées par la sonde Clémentine laissaient supposer qu'il aurait pu y avoir de l'eau sous forme de glace dans certains cratères profonds proches du pôle sud de la Lune. Si cette découverte s'avère vraie, ce pourrait être d'une importance cruciale pour l'exploration lunaire future.
La croûte lunaire est épaisse en moyenne de 68 km et varie de 0 km sous la Mer des Crises à 107 km au nord du cratère Korolev sur la face cachée de la Lune. En dessous de la croûte se trouve un manteau et peut-être un petit noyau. Toutefois, contrairement au manteau terrestre, celui de la Lune est seulement partiellement fondu.
On peut trouver principalement deux types de terrains lunaires: Les énormes cratères et très vieilles régions continentales et les relativement lisses et plus jeunes mers. Les mers (qui constituent 16% de la surface lunaire) sont d'énormes cratères d'impacts de météores qui furent ensuite fondus par de la lave en fusion. La plus grande partie de la surface est recouverte de régolite, un mélange de fine poussière et de débris de roches produits par des impacts de météores. Pour des raisons inconnues, les mers sont concentrées sur la face visible.
En tout 382 kg d'échantillons de roches lunaires ont été ramenées par les programmes Apollo et Luna.
La plupart des roches de la surface lunaire semblent être âgées de 4.6 à 3 milliards d'années. C'est une correspondance fortuite avec l'âge des plus vieilles roches terrestres qui sont rarement plus âgées que 3 milliards d'années. La Lune nous fournit ainsi des données sur la jeunesse du système solaire qui ne sont pas disponibles sur Terre.
Avant l'étude des échantillons de roches ramenés par les vaisseaux Apollo, il n'y avait aucun consensus sur l'origine de la Lune. Mais les nouvelles information détaillées recueillies à partir des échantillons de roches lunaires à donné naissance à la théorie de l'impact : la Terre aurait été percutée par un énorme objet (de la grosseur de Mars ou encore plus gros) et la Lune se serait formée à partir de la matières alors éjectées. Il reste quelques détails à régler dans la théorie mais elle est tout de même aujourd'hui largement acceptée.