Cele misji Potwierdzenie obecności lodu wodnego (lub jego braku) we wnętrzu stale zacienionego krateru w okolicach bieguna Księżyca. Stwierdzenie przyczyny występowania sygnatur wodoru, wykrytych na biegunach księżycowych. Określenie ilości wody w księżycowym regolicie. Określenie składu regolitu we wnętrzu stale zacienionego krateru księżycowego. Dostarczenie technologii i modułowych podsystemów, które będą mogły być wykorzystane w projektach przyszłych misji kosmicznych.
Konstrukcja sondy Sonda LCROSS składała się z dwóch elementów: członu EDUS i sondy S-S/C. Człon EDUS (Earth Departure Upper Stage), stanowił górny stopień rakiety nośnej (zob. Centaur - człon rakiety), który przy uderzeniu w powierzchnię Księżyca miał masę do 2366 kg. Kadłub sondy S-S/C (Shepherding Spacecraft) pochodził z konstrukcji łącznika ładunkowego ESPA (EELV Secondary Payload Adapter) rakiety nośnej. Energia była dostarczana przez baterie ogniw słonecznych o mocy 600 W, które ładowały baterie litowo-jonowe o pojemności 40 Ah. Łączność z sondą zapewniały dwie anteny rogowe i dwie anteny wielokierunkowe. Maksymalna szybkość przesyłania danych na Ziemię wynosiła 1,5 Mb/s. Sonda była zaopatrzona w dwa zestawy po 8 silników kontroli położenia. Materiałem pędnym było dla nich 306 kg hydrazyny.