1959年9月12日，前苏联发射月球2号无人月球探测器。它是世界上第一个在月球表面硬着陆的航天器。1959年9月14日，月球2号击中月球。这是人类文明史上第一次将人造物体降落在月球上。月球车2号在月球表面降落后，开始一直在原地停留，进行充电，3天后才在月面上行驶。如果白天不能停下来给太阳能电池板充电，晚上则用钋燃料给车体加温，直到太阳升起才又启动行走。它在月面共停留4个月，对37千米的月面进行了考察，发回86张全景照片、8万多张电视图片。它在撞到月面之前，向地球发回了有关月球磁场和辐射带的重要数据。月球2号的探测结果表明，月球没有磁场，且月球周围没有像范艾伦带一样的辐射带。在月球2号上携带了两枚刻有前苏联国徽的装饰物。1959年9月15日，苏联领导人赫鲁晓夫把一枚这种装饰物的复制品送给了美国总统艾森豪威尔。

1959年10月4日，苏联发射了月球3号探测器，它的主要任务是揭开月球背面的神秘面纱。月球3号与前两个探测器大不相同，比它们更重，并且设计十分巧妙。圆柱形的外形，首次携带了两台焦距不同的照相机，使用了太阳能电池，并采用气体喷嘴控制姿态。在通过月球背面的40分钟内，两个光学相机拍摄了29张照片。其中17张照相底片在飞行途中完成自动冲印，然后通过电视扫描转换成电视信号，再通过无线通讯装置传送回地面。尽管最后得到的照片分辨率很低，而且只覆盖了月球背面70%的区域，但却记录了人类对月球背面的第一次观察，展现了人类以前从未看到过的景象。在获得这些图像之后，苏联天文学家对月球背面的地貌进行了命名。月球3号后来成为一颗地球卫星。

月球9号是苏联发射的一颗月球探测器，是世界上第一颗在月球上成功实现软着陆的月球探测器，在1966年1月31日由苏联发射，它经过79小时的长途飞行之后，于2月3日在月球的风暴洋附近着陆，用摄像机拍摄了月面照片。月球9号探测器重1583千克，在到达距月面75千米时，重100千克的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。1966年2月3日，苏联发射的不载人宇宙飞船“月球9号”首次在月球表面进行软着陆成功，并向地球发回月球全景照片。为了完成这一人类创举，苏联从1959年1月开始发射了24颗系列月球飞行器。其中有三次从月球表面带回标本，拍摄了月球表面498个形成物，并成功地拍摄到月球背面照片。这一系列成果表明人类正逐步进入宇宙时代。

阿波罗11号是美国国家航空航天局的阿波罗计划中的第五次载人任务，是人类第一次登月任务，三位执行此任务的宇航员分别为指令长阿姆斯特朗、指令舱驾驶员迈克尔·科林斯与登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）。1969年7月20日，阿姆斯特朗与奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。1969年7月21日2点56分，阿姆斯特朗扶着登月舱的阶梯踏上了月球，说道：“这是我个人的一小步，但却是全人类的一大步(That's one small step for a man, one giant leap for mankind.)。”奥尔德林不久也踏上月球，两人在月表活动了两个半小时，使用钻探取得了月芯标本，拍摄了一些照片，也采集了一些月表岩石标本。宇航员们于1969年7月24日返回地球，并受到了英雄般的欢迎。

月球17号探测器是苏联的第一个月球探测计划的第32颗无人月球探测器，于1970年11月10日，月球17号由质子号运载火箭送入远地点237千米、近地点192千米、倾角51.6度的地球轨道，随后月球17号从地球轨道转移到月球轨道。月球17号发射质量约5700千克，分为两个部份，即下降级和月球车1号。月球17号携带的月球车1号在雨海地区工作了322天。到1971年10月4日，月球车1号一共在月球进行了多次巡游，总行程10540米。拍摄了2万多张照片，对500个地点进行了土壤物理测试，25个地点进行了土壤化学分析。总考察面积接近8万平方米。月球17号发射质量约5700千克，分为两个部份，即下降级和月球车1号。月球车1号质量约为756千克，高1米35，长2.2米，宽1.6米。分为仪器舱和自动行走底盘两部分。由可展开的圆形太阳能电池和蓄电池联合供电，依靠电磁继电器制动的轮子实现机动，一直在雨海地区工作至1971年10月4日。

阿波罗15号于1971年7月26日成功发射，是阿波罗计划中的第九次载人任务，也是人类第四次成功登月的载人登月任务。大卫·斯科特和詹姆斯·艾尔文两名宇航员在月球表面驾驶的历史上第一辆月球车探险车，共收集了约77千克的月球岩石标本。该月球探险车从1969年5月开始研制，该车能够被折入一个1.5米乘0.5米的空间。空车质量为209千克，在装载两名宇航员及设备时质量约为700千克。月球车为四轮驱动，每个轮子都有独立的四分之一马力（200瓦）的电动马达。尽管两个宇航员都可以驾驶，月球车每次被使用都是那次任务的指令长担任司机。月球车的最大速度为每小时10至12千米，标志着宇航员们会有时间驶离登月舱很远而仍然有时间进行长时间的科学实验。阿波罗15号使用科学仪器模块中的全景相机、伽马射线光分计、绘图相机、激光高度计、质谱仪以及任务后发射的子卫星等等设备对月球表面环境进行了详细的研究。

欧洲月球探测器智慧一号是欧洲空间局一个借助太阳能离子推进器进入月球轨道的环月人造卫星，该探测器由瑞典负责设计，于2003年9月27日发射升空，是欧洲第一个飞向月球的太空飞船。该探测器属于一台轻量级的探测器，长约1米，发射时重367公斤。它使用了由太阳能推动的霍尔效应推进器作为动力来源。智慧一号主要目的是测试太阳能离子推进器和小型科学设备的使用。才外，此次任务的第二个目标是获取如“月球的形成”等更多关于月球的信息。智慧一号对月球表面进行X射线和红外线遥感采样绘制地图，从不同的角度拍摂图片并依此即可建立月球表面地图的三维模型，使用X射线分光镜决定月球的化学组成。此外，该探测器还使用红外线搜寻月球南极固态水的存在，对月球的永昼峰进行地图采样。

日本第一颗绕月探测卫星“月亮女神”号于东京时间2007年9月14日10时31分（北京时间同日9时31分）搭乘H2A火箭，于日本南部鹿儿岛县南种子町地区种子岛宇宙中心顺利升空。主要任务是观测月球表面地形、研究元素分布等，日本研究人员称，这是日本2025年建立载人太空站第一步。月亮女神比北京时间2007年10月24日18时05分发射升空的我国探月卫星嫦娥一号提前了40天。搭载“月亮女神”号探测器的日本H-2A火箭当天在距东京南部1000公里(620英里)左右的太平洋小岛种子岛上发射升空。按计划，“月亮女神”号将在升空45分钟左右脱离H-2A火箭，在绕地球轨道运行两周后，便朝着距地38万公里(23.75万英里)的月球进发。日本宇航开发机构认为，“月亮女神”探月计划是自美国阿波罗计划以后规模最大、同时也是最复杂的探月计划。

嫦娥一号卫星于2007年10月24日18时05分左右在西昌卫星发射中心升空。2009年3月1日完成使命，撞向月球预定地点。嫦娥一号是我国的首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名。卫星总重量为2350千克左右，尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米，太阳能电池帆板展开长度18米，预设寿命为1年。该卫星的主要探测目标是：获取月球表面的三维立体影像；分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点；探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。在经过494天的飞行之后，2009年3月1日，嫦娥一号以撞击月球的方式，结束了它的工作使命。 嫦娥一号卫星在轨运行一年中，共传回1.37TB(1TB=1024GB)的有效科学探测数据，获取了全月球影像图、月表部分化学元素分布等一批科学研究成果，圆满实现工程目标和科学目标。

“月船1号”于当地时间2008年10月22日上午由印度国产的极地卫星运载火箭PSLV-C11发射升空，发射地点位于距离印度南部城市钦奈90公里的萨迪什·达万航天中心。“月船1号”将绕月飞行两年，对月球的地质结构和矿物资源进行调查。“月船1号”总质量为1380公斤，造价约8300万美元。上面将携带11台探月仪器。其中，一台名为月球撞击探测器的无人探测装置最为重要，月球撞击探测器质量为29公斤，由印度自行研制。为了印证印度航天器与月球的初次接触，探测器还被贴上了印度国旗的标志。在“月船1号”进入绕月轨道后，月球撞击探测器将以每秒75米的速度从飞船上弹出，向月球表面撞去。在接近月球的过程中探测器将会不断对月球进行拍摄，这些数据有助于印度空间研究组织未来选择月球车的着陆位置。

嫦娥二号是中国的第二颗绕月人造卫星，于2010年10月1日成功发射。嫦娥二号分别在100×100公里的圆轨道和100×15公里的椭圆轨道进行了高分辨率成像和环月探测，完整获取了7米分辨率的月球表面三维影像数据，并完成了对嫦娥三号落月任务预选着陆区虹湾局部区域的达到1.3米的高分辨率成像。2012年4月15日，嫦娥二号离开地日拉格朗日L2点前往有撞击地球危险的小行星4179进行探测。北京时间2012年12月13日16时30分09秒，嫦娥二号在距地球约700万公里远的深空掠过小行星4179。这是中国第一次对小行星进行探测，中国也成为继美国、欧空局和日本后，第四个对小行星实施探测的国家或组织。嫦娥二号任务相比嫦娥一号任务，实现了六个方面的技术创新与突破：第一，运载火箭直接将卫星发射至地月转移轨道；第二，试验X频段深空测控技术，初步验证深空测控体制；第三，验证100公里月球轨道捕获技术；第四，验证100公里×15公里轨道机动与快速测定轨技术；第五，试验全新的着陆相机，数据传输能力大幅提高；第六，对嫦娥三号预选着陆区进行高分辨率成像试验。

月球尘埃与环境探测器是美国于2013年中发射的月球探测器，由加利福尼亚州莫菲特场的美国宇航局艾姆斯研究中心进行设计、开发、制造、集成和测试的宇宙飞船。月球尘埃与环境探测器上的仪器有尘埃探测器、中性质谱仪、紫外线－可见光光谱仪，并且该探测器也是激光通讯技术示范的终端卫星。该探测器环绕月球的赤道，探测月球大气层的散逸层和周围的尘埃。探测器上的仪器有尘埃探测器、中性质谱仪、紫外线－可见光光谱仪，并且该探测器也是激光通讯技术示范的终端卫星。月球尘埃与环境探测器确认了人类活动造成扰动前的月球稀薄大气层的整体密度、组成和随时间变化状况，确认阿波罗计划太空人看到的高数十千米处漫射是钠辉光或尘埃造成，该探测器还纪录了月球环境中尘埃的影响程度（体积－频率），成为未来任务工程设计的参考。

嫦娥三号是中国探月工程第二阶段的登月探测器，包括着陆器和月球车，于2013年12月2日在西昌卫星发射中心成功发射，12月6日抵达月球轨道，开展嫦娥三期工程中的第二阶段“落”，12月14日带着中国的第一艘月球车——“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部（“虹湾着陆区”）。嫦娥三号在着陆器的顶部安装了一台近紫外光学望远镜，实现国际上首次利用月基光学望远镜开展重要天体光变的长期连续监测和低轨道带的巡天观测，主要监测致密双星、活动星系核、短周期脉动变星等。此外，在着陆器的顶部安装了一台极紫外相机，将对地球周围的等离子体层产生的30.4nm辐射进行全方位、长期的观测研究。这是国际上首次在月面上利用极紫外相机对地球空间等离子体层实施大视域一次性的极紫外成像，从整体上探测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响，研究等离子层在空间天气过程中的作用，提高了中国空间环境监测和预报能力。同时，在月球车的底部安装的测月雷达，是国际上首次直接探测30米深度内月壤层的结构与厚度和数百米深度内月壳浅层的结构。

北京时间2014年10月24日02时00分，我国自行研制的探月工程三期再入返回飞行试验器，在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭发射升空，准确进入近地点高度为209公里、远地点高度41.3万公里的地月转移轨道。此次任务是我国探月工程三期一次重要的验证飞行试验，主要目的是突破和掌握探月航天器再入返回的关键技术，为嫦娥五号任务提供技术支持。试验任务由飞行试验器、运载火箭、发射场、测控与回收四大系统组成。