月球上没有大气，无雨无云，能见度非常高，而且夜间的温度低而稳定，这样良好的物理条件对提高和扩大天文观测的精度和范围都非常有利，使得天文观测系统能保持充分稳定地工作。而地面上所建的天文台必然会受到风雨雷电等气象因素的影响。在地面上开展观测，只能接受来自天体的可见光、射电波和少数几个小波段处的红外光，包含丰富天体物理信息的绝大部分天体辐射，都被地球大气阻挡和吸收。月球没有空气，没有气象影响，可以做到全波段观测。月球远离地球，没有城市的光污染和稠密的无线电干扰，也不会因人类活动对天文观测产生影响，月球背面永远背对地球，因此能够屏蔽来自地球的低频噪音干扰，所以月球背面是建设月球天文观测站最佳场所。
利用月球的高远位置，可以对地球的地质构造及环境变化进行监测与研究，特别是对近地空间乃至深空小天体对地球可能构成的威胁进行监测，一旦发现有小天体（如陨石、彗星等）向地球方向运行并可能撞击地球时，可及时利用激光或其他武器予以摧毁或改变其运行方向，从而起到保护人类的作用。