Полеты к Луне стали реальностью только с появлением реактивной техники. Космический период исследований Луны начался 2 января 1959 г., когда в сторону Луны был успешно запущен советский зонд «Луна-1», прошедший на расстоянии 6000 км. от ее поверхности. Впервые «Луна-2» достигла поверхности нашего естественного спутника 14 сентября 1959 г. Важнейшей задачей первых полетов было фотографирование обратной стороны Луны. Эта задача была решена быстро: советские «Луна-3» (1959 г.) и «Зонд-3» (1965 г.) передали снимки загадочной стороны Луны. К удивлению ученых, оказалось, что на скрытой от землян стороне лунного шара намного меньше морей, чем на видимой стороне.
В середине 1960-х гг. изображения Луны с близкого расстояния передали американские аппараты серии «Рейнджер», которые без торможения врезались в ее поверхность (тогда это называли «жесткой посадкой»), но при этом все же успевали передать изображения стремительно приближающейся лунной поверхности с разрешением до 30 см.
Мягкую посадку на Луну отрабатывали советские зонды «Луна-5, -6, -7, и -8». Первая успешная мягкая посадка на Луну удалась советскому аппарату «Луна-9» в феврале 1966 г. Именно тогда люди впервые увидели панораму лунной поверхности. Это произвело колоссальное впечатление во всем мире. Несколько месяцев спустя на орбиту вокруг Луны вывели ее первые искусственные спутники — «Луна-10» и «Лунар Орбитер-1». В те годы объем научной информации о Луне стремительно рос, поскольку развернулась настоящая гонка между двумя сверхдержавами — СССР и США — за честь первыми ступить на поверхность Луны. В конце 1960-х на Луну ежегодно отправляли 5—10 космических аппаратов! Шаг за шагом инженеры приближались к поставленной цели.
| 2 января 1959 | «Луна-1» | СССР. | Первый полет к другому небесному телу. Прошел на расстоянии 5—6 тыс. км от Луны. |
| 12 сентября 1959 | «Луна-2» | СССР. | Впервые достигнута (14.9.1959) поверхность Луны (жестко). Установлено отсутствие у Луны радиационных поясов и магнитного поля. |
| 4 октября 1959 | «Луна-3» | СССР. | Получены первые фотографии обратной стороны Луны. |
| 28 июля 1964 | «Рейнджер-7» | США. | В процессе падения на Луну (31.7.1964) передано 4300 телеснимков поверхности. |
| 18 июля 1965 | «Зонд-З» | СССР. | Сфотографирована большая часть обратной стороны Луны, не охваченная «Луной-3». |
| 31 января 1966 | «Луна-9» | СССР. | Первая мягкая посадка на Луну (3.2.1966). Телепанорама поверхности. |
| 31 марта 1966 | «Луна-10» | СССР. | Первый искусственный спутник Луны. |
| 30 мая 1966 | «Сервейер-1» | США. | Первая управляемая посадка на Луну. |
| 1966—1967 | «Лунар Орбитер-1…-5» | США. | Детальное изучение и съемка Луны с орбиты ее искусственного спутника. |
| 17 апреля 1967 | «Сервейер-3» | США. | Анализ лунного грунта. |
| 15 сентября 1968 | «Зонд-5» | СССР. | Облет Луны с возвращением на Землю. |
| 12 сентября 1970 | «Луна-16» | СССР. | Лунный грунт доставлен на Землю. |
| 10 ноября 1970 | «Луна-17» | СССР. | На Луну доставлена (17.11.1970) самоходная лаборатория «Луноход-1», проработавшая около 11 месяцев и прошедшая путь в 10,5 км. |
| 14 февраля 1972 | «Луна-20» | СССР. | Впервые доставлены на Землю образцы грунта из горного района Луны. |
| 8 января 1973 | «Луна-21» | СССР. | На Луну доставлен (15.1.1973) «Луноход-2», прошедший за 5 лунных дней 37 км вблизи кратера Лемонье (на востоке Моря Ясности). |
| 25 января 1994 | «Клементина» | США. | Исследование Луны с полярной орбиты. Завершились 5 мая 1994 г. уходом с орбиты. |
| 7 января 1998 | «Лунар Проспектор» | США. | Исследования Луны с полярной орбиты. Падение (31.07.1999) в районе южного полюса. |
| 27 сентября 2003 | «Смарт-1» | Европа. | Съемка в разных диапазонах спектра для изучения химсостава поверхности. Упал на Луну 3 сентября 2006 г. |