月球的正面地圖
月球表面有陰暗的部分和明亮的區域，亮區是高地，暗區是平原或盆地等低陷地帶，分別被稱為月陸和月海。早期的天文學家在觀察月球時，以為發暗的地區都有海水覆蓋，因此把它們稱為“海 ”。著名的有雲海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈，那裏層巒疊嶂，山脈縱橫，到處都是星羅棋布的環形山，即月坑，這是壹種環形隆起的低窪形。月球上直徑大於1千米的環形山多達33 000多個。位於南極附近的貝利環形山直徑295公裏，可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓環形山，深達8788米。除了環形山，月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現，別有壹番風光。
月球永遠都是壹面朝向我們（原因見後面解釋），這壹面習慣上被我們稱為正面。另外壹面，除了在月面邊沿附近的區域因天秤動而中間可見以外，月球的背面絕大部分不能從地球看見。在沒有探測器的年代，月球的背面壹直是個未知的世界。月球背面的壹大特色是幾乎沒有月海這種較暗的月面特征。而當人造探測器運行至月球背面時，它將無法與地球直接通訊。
月球27.32166天繞地球運行壹周，而每小時相對背景星空移動半度，即與月面的視直徑相若。與其他衛星不同，月球的軌道平面較接近黃道面，而不是在地球的赤道面附近。
相對於背景星空，月球圍繞地球運行(月球公轉)壹周所需時間稱為壹個恒星月；而新月與下壹個新月（或兩個相同月相之間）所需的時間稱為壹個朔望月。朔望月較恒星月長是因為地球在月球運行期間，本身也在繞日的軌道上前進了壹段距離。
因為月球的自轉周期和它的公轉周期是完全壹樣的，所以地球上只能看見月球永遠用同壹面向著地球。自月球形成早期，地球便壹直受到壹個力矩的影響導致自轉速度減慢，這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此，部分地球自轉的角動量轉變為月球繞地公轉的角動量，其結果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉越來越慢，壹天的長度每年變長15微秒。
月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之壹。月球圍繞地球的軌道為同步軌道，所謂的同步自轉並非嚴格。由於月球軌道為橢圓形，當月球處於近地點時，它的自轉速度便追不上公轉速度，因此我們可見月面東部達東經98度的地區，相反，當月處於遠地點時，自轉速度比公轉速度快，因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為經天秤動。
從月球看地球
嚴格來說，地球與月球圍繞***同質心運轉，***同質心距地心4700千米（即地球半徑的3/4處）。由於***同質心在地球表面以下，地球圍繞***同質心的運動好像是在“晃動”壹般。從地球南極上空觀看，地球和月球均以順時針方向自轉；而且月球也是以順時針繞地運行；甚至地球也是以順時針繞日公轉的，形成這種現象的原因是地球、月球相對於太陽來說擁有相同的角動量，即“從壹開始就是以這個方向轉動”。
很多人不明白為什麽月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這麽大的變化。其實，軌道傾角是相對於中心天體（即地球）而言的，而自轉軸傾角則相對於衛星。
月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉軌道平面）保持著5.145 396°的夾角，而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完美球形，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進動（即與黃道的交點在順時針轉動），每6793.5天（18.5966年）完成壹周。期間，白道面相對於地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45°+ 5.15°） 至18.30°（即23.45°- 5.15°）之間變化。同樣地，月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°（即5.15° + 1.54°）及3.60°（即5.15° - 1.54°）。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉軸的傾角，使它出現±0.002 56°的擺動，稱為章動。
白道面與黃道面的兩個交點稱為月交點－－其中升交點（北點）指月球通過該點往黃道面以北；降交點（南點）則指月球通過該點往黃道以南。當新月剛好在月交點上時，便會發生日食；而當滿月剛好在月交點上時，便會發生月食。
月球背面的結構和正面差異較大。月海所占面積較少，而環形山則較多。地形凹凸不平，起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位於背面，有的地方比月球平均半徑長4公裏，有的地方則短5公裏（如範德格拉夫窪地）。背面未發現“質量瘤”。背面的月殼比正面厚，最厚處達150公裏，
月球的背面地圖
而正面月殼厚度只有60公裏左右。
月球本身並不發光，只反射太陽光。月球亮度隨日、月間角距離和地、月間距離的改變而變化。平均亮度為太陽亮度的1/465000，亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為 -12.7等（見）。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當於100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是壹個良好的反光體，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，約為 6％。月面高地和環形山的反照率為17％，看上去山地比月海明亮。月球的亮度隨而變化，滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。
由於月球上沒有大氣，再加上月面物質的熱容量和導熱率又很低，因而月球表面晝夜的溫差很大。白天，在陽光垂直照射的地方溫度高達+127℃；夜晚，溫度可降低到-183℃。這些數值，只表示月球表面的溫度。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度，這種測量表明，月面土壤中較深處的溫度很少變化，這正是由於月面物質導熱率低造成的。
從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼厚60～65公裏。月殼下面到1,000公裏深度是月幔，占了月球大部分體積。月幔下面是月核。月核的溫度約1,000℃，很可能是熔融的，據推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質構成。