1959年新年第2天，前苏联发射了“月球1号”无人探测器。遗憾的是它没有完成命中月球的任务，只是与月球“擦肩而过”，成了一颗人造行星。9个月后，前苏联的“月球2号”探测器终于在发射后的第2天，即9月14日凌晨命中月球。这次探测发现，月球没有磁场。紧接着，以探测月球背面为目的的无人探测器“月球3号”于10月4日发射了。10月7日，“月球3号”的舷窗自动打开，两架自动摄影机开始工作，在距离月球6500～6800千米的高度，第一次拍摄了月球背面的照片。在40分钟的拍摄过程中，胶卷自动冲洗，然后用无线电波发射回地面。月球背面的照片以后又一次一次地被发送回地球，人们把月球背面的地点都命了名。当然都是些世界名人的名字，其中包括中国的孔夫子，数学家祖冲之，还有第一个使用火箭的中国人王富。
1966年1月31日，“月球9号”靠火箭的帮助，顺利在月球着陆，在登月的道路上又迈进了一步。这也不是一件容易的事，因为月球上没有空气，不能使用降落伞减低速度。这样，在月球上空83000多千米时，探测器的火箭就对准了月球中心，当下降到距月球表面巧干米时，制动火箭开始点火，于是下降速度由每秒1600米降为几米。在降落的一刹那，下降的速度几乎达到零。象这样靠制动火箭降低速度平稳着陆叫“软着陆”。4分钟后，第一次月球一地球之间名符其实的“长途”无线电通讯开始厂。电视自动装置也开始工作，发送回大量照片，照片中某些区段可以分辨出一二毫米的细微末节。
1970年，对月球的探测设备又有了新的进展。前苏联发射了“月球16号”，它在月球软着陆后，用自动钻头采集了100克月球岩石，以便研究将来在月球能否顺利降落。人们曾一度认为，月球到处是厚厚的火山灰，没有可以立脚的坚硬岩石，担心降落到月球上可能会陷到火山灰里去。这一年的11月7日，“月球17号”不仅实现了软着陆，而且把一辆2米多长、宽16米的自动八轮小车送到了月球上。小车上装有机械室，工作的电源靠太阳能电池来供应。车上还有电视摄象机，由地面控制人员对它进行指挥。小车白天到处移动并工作，晚上“休息”，因为没有太阳能供电了。在长达11个月的工作期间，小车走了8万平方米的月球区域，摄下了2万多张月面照片，对25个不同的区域进行了土壤的化学成份分析。
几乎在同一段时间内，美国在登月前的准备工作中，也取得了迅速的进步。它先后发射了“徘徊者”9号探测器，“勘测者1～7号”，“月球轨道飞行器”1～5号。其中1966年5月刃日发射的“勘测者1号”，于6月2日在月球登陆，自动摄像机发回了11万多幅电视图像。以后“勘测者3号”又在月球的一个火山口软着陆，它的18米长的自动臂拿着一把45厘米长的小铁锹，挖掘了月球土壤，随后进行了土壤分析。通过一系列的考察，科学家们对月球的地表情况有了比较一致的意见。他们认为：对于人类的行走来说，月面不是太柔软的，而对于着陆的飞船来说，也不是过于坚硬的。进行了这一系列活动之后，美国雄心勃勃提出了著名的。“阿波罗计划”。
从空间时代的第二年开始，即从1958年8月开始至1976年8月的18年中，前苏联和美国向月球发射了83个探测器。其中，前苏联47个（失败15次，成功32次），美国34个（失败7次，成功27次）。1959年10月4日，前苏联发射的“月球3号”（重614千克）首次拍摄了70％月球图片，但发回地球的数目不多；而美国发回的月球电视画面很多，如月球探测“轨道器2号”有184幅，“轨道器3号”有182幅，“轨道器4号”有163幅“轨道5号”。有213幅，特别是“勘查者3号”有6315幅，“勘查者5号”有806幅，“勘查者6号”有3006幅。通过这么多的月球电视图片，完全能够揭开几千年来梦幻中的月球的真面目。月球是一个无空气和水的天体，当然也就无生命遗迹。月球受着太阳风和陨星的轰击，昼夜温度热冷两极化。据推测丹龄有46亿年，和地球年龄相同。
前苏联和美国为什么选择月球作为它们空间时代开始的角逐竞技场呢？首先因为月球是地球的卫星，离地球近（约39万千米）。两国都想用自己初期空间技术优势去力争探索月球的“第一”而显示其国威，因此具有浓厚的政治含义。其次，在科学意义上分析，直接观测月球，可以揭开几千年来梦寐以求的月球之谜，进而分析研究地一月系的起源，以至太阳系本身的形成。例如，前苏联和美国探月后竞相探索金星和火星。前苏联圃于空间技术水平所限，它的宇宙飞行器最远飞到火星，只涉及到太阳系内行星；美国）D年代为了探测木星、土星、夫王星、海王星和太阳系外行星，先后发射了“先驱者10号”和“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”。其中，“先驱者10号”和“旅行者2号”已飞出太阳系，到另一个恒星空间旅行去了！