月球很可能是地球被空間中的巨大物體碰撞後形成的。在我們了解板塊構造論（大型地殼的運動）之前，一些人注意到，月球和太平洋的大小差不多，並且開始推測月球可能就是原來地球上的這個部分。其他人推斷月球於早期太陽係的其他地方形成，在靠近地球的時候被地球俘獲。今天掌握的最普遍的理論則認為在太陽係的早期，一個火星大小的物體與地球發生了一次猛烈的碰撞。物質被驅散，並在地球周圍形成了一個環，最後結合成了月球。但那個時候的地球仍處於熔融的狀態。
月球的曆史很悲壯！在過去經常受到撞擊。月球由氣體雲和塵埃在46億年前構成。當月球固化的時候，小型的空間碎片不停地被吸入。在39億年前到42億年前的這段時間中，這個大碰撞時期產生了我們今天看到的月球表麵的坑。38億年前，月球中心的放射性物質引起了內部的加熱，並且使月球變成熔融狀態，引發了月球表麵的火山爆發。熔岩流到月球表麵，它們流向地勢低盆地，形成了月海。31億年前，火山活動期過去了，熔岩固化了。除了偶然的流星碰撞，月球就變成了我們今天看到的樣子。
月球內部是多塊狀的。當飛船第一次被送到空間去環繞月球的時候，科學家們注意到飛船在特定的點被意外地減速或加速。科學家們當即推測速度的變化是由於大密度的流星體碰撞月球並且深入了熔融狀態的月球。高密度的地方在它的周圍產生了更強一些的引力，這樣飛船就被加速了。對月球探測器運動的認真計算使得科學家們可以準確地描述出月球內部看不見的部分的質量分布。
月球的內部還可以通過阿波羅宇航員留在月球上麵的測震儀來進行研究。近10000次的月震被探測器記錄了下來。一些是因為物體高速撞擊月球引起的，但絕大多數還是因為地球潮汐力引發的月球內部的變化。大部分的月震發生在月麵以下640～1200千米。在這個深度下麵是大多數科學家認為還處於熔融狀態的月核。在月震區的上麵是月球的覆蓋物和月殼。月殼的平均厚度隻有72千米。
先後一共有12位宇航員在月球表麵行走過。他們每兩人一組，共6組，通過阿波羅計劃11到17駕駛飛船在月球降落。本來會有更多的著陸計劃，但是它們被美國國家航空和宇宙航行局（NASA）取消掉了。不走運的阿波羅13隻繞著月球轉了幾圈而沒有成功地著落，像有名的同名電影中描述的一樣。一些蘇聯在冷戰時期保密的資料表明：蘇聯也曾嚐試把宇航員送到月球附近，但由於各種原因，這些計劃在實施前都夭折了。
宇航員總共從月球上帶回了381千克（840磅）的物質。這些物質尺寸迥異，大到人的頭顱，小到塵埃顆粒，並且來自月球上從平原到山地的廣袤地域。帶回的岩石中，最年輕的隻有31億歲，而最老的已有44.2億歲，接近太陽係自身的年齡。