Для предотвращения подскока и переворачивания ЛК при посадке на лунную поверхность использовались четыре РДТТ «прижатия», которые включались в момент контакта опор ЛПУ с грунтом. Эффективность такого способа фиксации корабля также была подтверждена на Земле как при земной тяжести, так и на стенде, имитирующем лунную силу тяготения.
После посадки ЛК начинались операции на лунной поверхности. Посадочный корабль был рассчитан на автономное существование в течение 72 ч. Из них 48 ч он мог находиться на поверхности Луны, однако во время самых первых полетов это время должно было измеряться лишь несколькими часами. Ресурс скафандра позволял космонавту работать вне корабля около полутора часов. После посадки космонавт определял состояние систем корабля и готовился к выходу. Для этого он проверял герметичность скафандра и разгерметизировал кабину. Открыв люк, находящийся по левому борту, космонавт выходил на площадку ЛПУ и спускался по трапу на лунную поверхность.
Операции на Луне должны были состоять в водружении государственного флага СССР, развертывании научных приборов, заборе образцов грунта и фотографировании ландшафта, а также в ведении телерепортажей с лунной поверхности. Арсенал научных приборов советского космонавта был крайне ограничен малой массой грузов, которые мог нести ЛК.
Сложную проблему, связанную с пребыванием на Луне одного человека, составляла возможность падения космонавта на спину. В этом случае человека громоздком наддутом скафандре уподоблялся перевернутой черепахе. Из такой гибельной ситуации проектанты вышли достаточно остроумно, снабдив космонавта легким обручем типа хула-хуп, который он одевал, сходя на лунную поверхность. Обруч закреплялся в фиксаторе на поясе скафандра, располагался в основном сзади и не мешал работе. Если космонавт падал на спину, обруч позволял быстро перекатиться на бок или грудь и нормально встать. Это приспособление было испытано на самолете в условиях, имитирующих лунную тяжесть.
После кратковременного визита на поверхность космонавт поднимался обратно в кабину, фиксировал в ней загерметизированный контейнер с образцами лунного грунта и фиксировался сам, а затем наддувал кабину воздухом. После этого он мог выйти из скафандра и отдохнуть. Далее следовали операции по подготовке к возвращению.
В момент, диктуемый расположением ЛОКа на окололунной орбите относительно ЛК на Луне, рвались электро-, пневмо- и механические связи ЛПУ с блоком «Е». Далее включался двигатель этого блока и ЛК взмывал над Луной. После короткого участка вертикального подъема траектория выведения ЛК плавно изгибалась, и он практически параллельно поверхности выходил на низкую окололунную орбиту. Здесь пилот ЛОКа, выступающего в роли «активного» корабля, осуществлял сближение и стыковку, используя для этого мощную радиосистему поиска и выпуклый иллюминатор в БО для визуального наблюдения за стыковкой. При маневрировании ЛОКа применялся ЖРД многократного включения тягой 417 кгс, установленный в центре хвостовой части блока «И». После стыковки космонавт из ЛК переходил через открытый космос в БО орбитального корабля, унося с собой контейнер с образцами.
Ненужный больше ЛК отбрасывался, а ЛОК с помощью мощного двухкамерного ЖРД тягой 3300 кгс, камеры которого монтировались по бокам от двигателя маневрирования, выходил на траекторию полета к Земле. Перед самым возвращением на Землю происходило разделение отсеков корабля, и СА входил в атмосферу. После управляемого спуска с небольшими перегрузками он совершал посадку в заданном районе СССР.
Для отработки комплекса Л3 перед полетом космонавтов была проведена огромная программа наземных испытаний как агрегатов и систем, так и кораблей в целом. Кроме наземных испытаний, проводились генеральные репетиции работы ЛК в условиях космического полета. Для испытаний ЛК на околоземной орбите был создан его беспилотный вариант Т2К. Агрегаты и системы Т2К в основном соответствовали системам лунного корабля. Для запуска аппарата использовалась РН «Союз» со специально разработанным оригинальным «надкалиберным» обтекателем, однако посадочные опоры корабля под обтекатель не входили и на варианте Т2К отсутствовали.