Wtedy też uruchamiana była aparatura naukowa i rozpoczynała się właściwa część misji.
Konstrukcja próbnika Łuna 9 była sondą klasy fabrycznej Łuna E-6, zbudowaną wspólnie przez naukowców z Instytutu Ławoczkina i Korolowa. Składała się z trzech zasadniczych części: KTDU – moduł silnikowy, dwuczęściowa poduszka powietrzna pokrywająca lądownik, ALS – lądownik z aparaturą naukową.
Lądownik przypominał kształtem kwiat, którego cztery ruchome panele otwierały się i rozkładały na zewnątrz, stabilizując w ten sposób sondę po osiągnięciu przez nią powierzchni Księżyca. Na aparaturę naukową składały się cztery anteny telekomunikacyjne, kamera fotograficzna wraz z systemem ruchomych luster pozwalających na wykonanie zdjęć całej okolicy. Masa całego kompleksu wynosiła 1422 kg z czego właściwy lądownik zabierał od 82 do 150 kg (jego masa była większa w jego zaawansowanych wersjach, m.in. w Łunie 9).
Przebieg misji Kompleks Łuna 9 bezproblemowo osiągnął orbitę parkingową, a czwarty stopień rakiety nakierował sondę na tor w kierunku Księżyca. Po kilku dniach lotu Łuna 9 oddzieliła się od wypalonego stopnia rakiety i zaczęła fazę bezpośredniego zbliżenia ku powierzchni.