десно|мини| Аполо 12 се подготвува да се спушти кон површината на Месечината. Фотографија од Ричард Ф. Гордон Џуниор. Физичкото истражување на Месечината започнало кога Луна 2, вселенска сонда лансирана од Советскиот Сојуз, извршила истражување на површината на Месечината на 14 септември 1959 година. Пред тоа единственото расположливо средство за истражување било набљудување од Земјата. Пронајдокот на оптичкиот телескоп го донело првиот скок во квалитетот на набљудувањата на Месечината. Галилео Галилеј е генерално заслужен како првиот човек што користел телескоп за астрономски цели; откако направил свој телескоп во 1609 година, планините и кратерите на површината на Месечината биле меѓу неговите први набљудувања со помош на тој телескоп.

Програмата Аполо на НАСА била единствената програма за успешно спуштање луѓе на Месечината, што го направила шест пати. Првото слетување се случило во 1969 година, кога двајца астронаути од Аполо 11 поставиле научни инструменти и ги вратиле месечевите примероци на Земјата.

Првото слетување без екипаж на далечната страна на Месечината било направено од кинеското вселенско летало Чанге 4 на почетокот на 2019 година, кое успешно го распоредил месечиноодот Јуту-2.

Пред летот во вселената Античкиот грчки филозоф Анаксагора (п. 428 г. п.н.е.) образложил дека Сонцето и Месечината се џиновски сферични карпи и дека второто ја рефлектира светлината на првото. Неговиот нерелигиозен поглед на небесата бил една од причините за неговото затворање и евентуалното прогонство. Во својата книга На лицето во месечината, Плутарх сугерирал дека Месечината има длабоки вдлабнатини во кои светлината на Сонцето не допирала и дека точките не се ништо друго освен сенки на реки или длабоки бездни. Тој, исто така, ја истакнувал можноста дека Месечината била населена. Аристарх отишол чекор подалеку и го пресметал растојанието од Земјата, заедно со нејзината големина, добивајќи вредност 20 пати поголема од полупречникот на Земјата за растојанието (вистинската вредност е 60; полупречникот на Земјата бил приближно познат уште од Ератостен).

Иако Кинезите од династијата Хан (202 п.н.е.–202 н.е.) верувале дека Месечината е енергија изедначена со Ки, нивната теорија за „зрачното влијание“ препознала дека светлината на Месечината е само рефлексија на Сонцето (споменато од Анаксагора погоре). Ова било поддржано од главните мислители како Џинг Фанг, кој ја забележал сферичноста на Месечината. Шен Куо (1031–1095) од династијата Сунг (960–1279) создал алегорија изедначувајќи го растењето и опаѓањето на Месечината со тркалезна топка од рефлектирачко сребро, која, кога ќе се намачка со бел прав и ќе се погледне од страна, ќе изгледа како полумесечина.

До 499 н.е., индискиот астроном Арјабхата спомнал во својата Арјабхатија дека рефлектираната сончева светлина е она што предизвикува Месечината да свети.Hayashi (2008), Aryabhata I

Хабаш ел-Хасиб ел-Марвази, персиски астроном, спровел различни набљудувања во опсерваторијата ел-Шамисија во Багдад помеѓу 825 и 835 н.е. Користејќи ги овие набљудувања, тој го проценил пречникот на Месечината на 3.037км (еквивалентно на 1.519 км полупречник) и неговото растојание од Земјата од 346,345 километри. Во 11 век, исламскиот физичар Алхазен ја истражувал месечевата светлина преку голем број експерименти и набљудувања, заклучувајќи дека е комбинација од сопствената светлина на Месечината и способноста на Месечината да апсорбира и емитува сончева светлина.

Во средниот век, пред пронаоѓањето на телескопот, сè поголем број луѓе почнале да ја препознаваат Месечината како сфера, иако многумина верувале дека таа е „совршено мазна“. Во 1609 година, Галилео Галилеј нацртал еден од првите телескопски цртежи на Месечината во својата книга и забележал дека не е мазна, туку има планини и кратери. Подоцна во 17 век, Џовани Батиста Ричоли и Франческо Марија Грималди нацртале мапа на Месечината и им дале на многу кратери имињата што ги имаат и денес. На мапите, темните делови од површината на Месечината се нарекувале марија (единечно маре) или мориња, а светлите делови се нарекувале тера или континенти. лево|мини| Скици на Месечината на Галилео од Sidereus Nuncius Томас Хариот, како и Галилеј, ја нацртал првата телескопска претстава на Месечината и ја набљудувал неколку години. Неговите цртежи, сепак, останале необјавени. Првата карта на Месечината била направена од белгискиот космограф и астроном Мајкл Флорент ван Лангрен во 1645 година. Две години подоцна, многу повлијателен напор бил објавен од Јоханес Хевелиј. Во 1647 година тој ја објавил Селенографија, првиот трактат целосно посветен на Месечината. Номенклатурата на Хевелиј, иако се користела во протестантските земји до 18 век, била заменета со системот објавен во 1651 година од језуитскиот астроном Џовани Батиста Ричиоли, кој на големите точки со голо око им ги дал имињата на морињата и телескопските точки (сега наречени кратери). името на филозофите и астрономите. лево|мини| Студија на Месечината од Микрографијата на Роберт Хук, 1665 година Во 1753 година, хрватскиот језуит и астроном Руѓер Бошковиќ открил отсуство на атмосфера на Месечината. Во 1824 година Франц фон Грутхујзен го објаснил формирањето на кратери како резултат на удари од метеорит.

Можноста Месечината да содржи вегетација и да е населена со селенити била сериозно разгледувана од големите астрономи дури и во првите децении на 19 век. Во 1834–1836 година, Вилхелм Бир и Јохан Хајнрих Медлер ја објавиле својата четиритомна и книгата во 1837 година, што цврсто го утврдил заклучокот дека Месечината нема водни тела, ниту пак некоја забележлива атмосфера.  десно|мини| Најраниот преживеан дагеротип на Месечината од Џон В. Дрејпер (1840) лево|мини| Фотографија на Месечината направена од Луис Ратерфурд во 1865 година

Вселенска трка „Вселенската трка“ и „Месечевата трка“ инспирирана од Студената војна меѓу Советскиот Сојуз и Соединетите Американски Држави се забрзала со фокус на Месечината. Ова вклучувало први фотографии од тогаш невидената далечна страна на Месечината во 1959 година од страна на Советскиот Сојуз, а кулминирало со слетувањето на првите луѓе на Месечината во 1969 година, широко видени низ светот како еден од клучните настани на 20 век, и воопшто на човечката историја. лево|мини|250x250пкс| Првата слика од друг свет од вселената и од далечната страна на Месечината, фотографирана од Луна 3 во 1959 година. десно|мини|190x190пкс| Музејска реплика на Луна 1 и Луна 2 десно|мини|150x150пкс| Модел на Луна 3 лево|мини|250x250пкс| Првата слика на Месечината направена од американско вселенско летало, Ренџер 7 во јули 1964 година десно|мини|150x150пкс| Сондата Ренџер десно|мини|150x150пкс| Луна 9 била првото вселенско летало кое успеало да слета на Месечината во февруари 1966 година. лево|мини|250x250пкс| Изгрејсонцето направено од Вилијам Андерс од Аполо 8 во декември 1968 година десно|мини|400x400пкс| Печат од 1966 година со цртеж на првата меко слета сонда Луна 9, веднаш до првиот поглед на површината на Месечината фотографиран од сондата. лево|мини|252x252пкс| Астронаутот на Аполо 17 , Харисон Шмит, стои покрај карпата во Таурус-Литроу за време на третата вострана активност. десно|мини|211x211пкс| Првиот месечев примерок Луна 16 се враќа во СССР во септември 1970 година. Првиот вештачки објект што прелетал покрај Месечината била советската сонда Луна 1 без екипаж на 4 јануари 1959 година и била првата сонда што стигнала до хелиоцентрична орбита околу Сонцето. Малкумина знаеле дека Луна 1 е дизајнирана да влијае на површината на Месечината.

Првата сонда што допрела на површината на Месечината била советската сонда Луна 2, која слетала на 14 септември 1959 година, во 21:02:24 UTC. Далечната страна на Месечината првпат била фотографирана на 7 октомври 1959 година од советската сонда Луна 3. Според денешните нејасни стандарди, фотографиите покажале дека на далечната страна на Месечината речиси целосно ѝ недостасува марија.

Првата американска сонда што прелетала покрај Месечината била Пионер 4 на 4 март 1959 година, што се случило веднаш по Луна 1. Но, тоа бил единствениот успех на 8 американски сонди кои први се обиделе да се лансираат за Месечината.NASA.gov

Во обид да се натпреварува со овие советски успеси, американскиот претседател Џон Ф. Кенеди предложил слетување на Месечината со екипаж во специјална порака до Конгресот за итни национални потреби :Сега е време да се преземат подолги чекори - време за големо ново американско претпријатие - време е оваа нација да преземе јасно водечка улога во достигнувањата во вселената, што на многу начини може да го држи клучот за нашата иднина на Земјата... Зашто, иако не можеме да гарантираме дека еден ден ќе бидеме први, можеме да гарантираме дека секој неуспех да го направиме овој напор ќе не направи да останеме последни.

... Верувам дека оваа нација треба да се заложи за постигнување на целта, пред да излезе оваа деценија, да слета човек на Месечината и безбедно да го врати на Земјата. Ниту еден вселенски проект во овој период нема да биде поимпресивен за човештвото или поважен во долгорочното истражување на вселената; и никој нема да биде толку тежок или скап за да се постигне.

...нека биде јасно дека барам од Конгресот и од земјата да прифатат цврста посветеност на нов курс на дејствување - курс кој ќе трае многу години и ќе носи многу тешки трошоци. .. Ренџер 1 бил лансиран во август 1961 година, само 3 месеци по говорот на претседателот Кенеди. Ќе поминат уште 3 години и шест неуспешни мисии на Ренџер додека Ренџер 7 не врати фотографии од близина од површината на Месечината пред да удри на неа во јули 1964 година. Голем број проблеми со лансирните возила, копнената опрема и електрониката на вселенските летала ја мачеле програмата Ренџер и воопшто раните мисии со сонда. Овие лекции помогнале во Маринер 2, единствената успешна американска вселенска сонда по познатиот говор на Кенеди во Конгресот и пред неговата смрт во ноември 1963 година.NASA.gov Стапките на успех во САД значително се подобриле од Ренџер 7 па наваму.

Во 1966 година СССР ги постигнал првите меки слетувања и ги направил првите фотографии од површината на Месечината за време на мисиите Луна 9 и Луна 13.

САД го следел Ренџер со програмата Surveyor NASA.gov – 24 January 2020 испраќајќи седум роботски вселенски летала на површината на Месечината. Пет од седумте вселенски летала успешно се приземјиле, истражувајќи дали реголитот (прашината) е доволно плиток за астронаутите да застанат на Месечината.

На 24 декември 1968 година, екипажот на Аполо 8, Френк Борман, Џејмс Ловел и Вилијам Андерс, станале првите човечки суштества кои влегле во орбитата на Месечината и лично ја виделе далечната страна на Месечината. Луѓето првпат слетале на Месечината на 20 јули 1969 година. Првиот човек кој одел на површината на Месечината бил Нил Армстронг, командант на американската мисија Аполо 11.

Првиот роботски месечиноод што слетал на Месечината бил советскиот брод Луноход 1 на 17 ноември 1970 година, како дел од програмата Луноход. До денес, последниот човек што застанал на Месечината бил Јуџин Сернан, кој како дел од мисијата Аполо 17, во декември 1972 година.

Примероците на карпите од Месечината биле вратени на Земјата со три мисии на Луна (Луна 16, 20 и 24) и мисиите на Аполо од 11 до 17 (освен Аполо 13, кој го прекинал планираното слетување на Месечината). Луна 24 во 1976 година била последната месечева мисија на Советскиот Сојуз или на САД до Клементина во 1994 година. Фокусот е префрлен на: сонди на други планети, вселенски станици и програмата Шатл.

Пред трката на Месечината, САД имале претпроекти за научни и воени бази на месечината Проектот Лунекс и Проектот Хоризонт. Покрај слетувањето со екипаж, напуштените советски програми за екипаж на Месечината вклучувале изградба на повеќенаменска месечинска база „Ѕвезда“, првиот детален проект, комплетиран со развиени макети на возила за експедиција и површински модули.

По 1990 година