La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Con un diámetro ecuatorial de 3474,8 km, es el quinto satélite más grande del sistema solar, mientras que en cuanto al tamaño proporcional respecto a su planeta es el satélite más grande: un cuarto del diámetro de la Tierra y 1/81 de su masa. Es, además, después de Ío, el segundo satélite más denso. Se encuentra en rotación síncrona con la Tierra, por lo que siempre muestra la misma cara hacia el planeta. El hemisferio visible está marcado con oscuros mares lunares de origen volcánico entre las brillantes montañas antiguas y los destacados astroblemas.
A pesar de ser, en apariencia, el astro más brillante en el cielo terrestre después del Sol, su superficie es en realidad muy oscura, con una reflexión similar a la del carbón. Su prominencia en el cielo y su ciclo regular de fases han hecho de la Luna un elemento con importante influencia cultural desde la antigüedad, tanto en el lenguaje como en el calendario, el arte o la mitología. La influencia gravitatoria de la Luna produce las mareas y el aumento de la duración del día. La distancia orbital de la Luna, cerca de treinta veces el diámetro de la Tierra, hace que se vea en el cielo con el mismo tamaño que el Sol y permite que el satélite cubra exactamente a la estrella en los eclipses solares totales. La Luna carece de una atmósfera significativa.
La Luna es el único cuerpo celeste en el que el hombre ha realizado un descenso tripulado. Aunque el programa Luna de la Unión Soviética fue el primero en alcanzar el satélite terrestre con una nave espacial no tripulada, el programa Apolo de Estados Unidos realizó las únicas misiones tripuladas hasta la fecha, comenzando con la primera órbita lunar tripulada por el Apolo 8 en 1968, y seis alunizajes tripulados entre 1969 y 1972, siendo el primero el Apolo 11 en 1969, y el último el Apolo 17. Estas misiones regresaron con más de 380 kg de roca lunar, que han permitido alcanzar una detallada comprensión geológica de los orígenes de la Luna –se cree que se formó hace 4 500 000 000 (cuatro mil quinientos millones) de años después de un gran impacto–, la formación de su estructura interna y su posterior historia.
En 1970 la Unión Soviética puso en la superficie el primer vehículo robótico controlado desde la Tierra: Lunojod 1. El astromóvil fue enviando fotografías y vídeos de la superficie que recorrió (10 km.) durante casi un año.
Desde la misión Apolo 17, en 1972, ha sido visitada únicamente por sondas espaciales no tripuladas, en particular por el astromóvil soviético Lunojod 2. Desde 2004, Japón, China, India, Estados Unidos y la Agencia Espacial Europea han enviado orbitadores. Estas naves espaciales han confirmado el descubrimiento de agua helada fijada al regolito lunar en cráteres que se encuentran en la zona de sombra permanente y están ubicados en los polos.
El interés por la exploración de la Luna de manera robótica se ha acrecentado, en particular para confirmar la presencia de agua en ella, y desde el 2022, con la misión Artemis 1, la NASA ha puesto en marcha el programa Artemis, sucesor del programa Apolo, con el fin de volver a mandar a hombres a la superficie lunar.
La Luna se mantiene, bajo el Tratado sobre el espacio ultraterrestre, libre para la exploración de cualquier nación con fines pacíficos.
La palabra que designa al satélite de la Tierra, «luna», procede del latín. En esta lengua era originalmente la forma femenina de un adjetivo, 'luminoso', que deriva de la raíz *lūc-/lŭc- ('brillar', 'ser luminoso'), de donde proceden igualmente luceo ('lucir'), lumen ('lumbre'), lux ('luz'), etc. A su vez, esta raíz procede de la raíz indoeuropea *leuk-, que se encuentra en otras lenguas en términos relacionados con la luz, como el griego λευκός (leukós), 'blanco', o λύχνος (lýjnos), 'lámpara'. Probablemente, el epíteto *leuksno-/ *louksno-, 'la luminosa', ya era utilizado para designar a la luna en protoindoeuropeo.
En protoindoeuropeo también existió un nombre masculino para la Luna, formado sobre la raíz *mēns-, del que se conservan formas en varias lenguas, como el griego μήν, μηνός (mên, mēnós, 'mes'); e incluso manteniendo el sentido primitivo, como en el inglés Moon o en lenguas itálicas como el umbro (ablativo singular) "menzne" ('Luna'). En latín, esta forma *mēns- ha evolucionado semánticamente para designar el 'mes', que en origen seguía las fases de la luna. De «luna» procede el término «lunes», que en su original latino designaba al 'día de la luna' (dies lunae).
Asimismo, el término griego Selene (en griego antiguo Σελήνη Selênē, nombre de la diosa mitológica asociada a la Luna) ha pervivido en el español y en otros idiomas como una forma culta para expresar determinados conceptos relacionados con la Luna; como, por ejemplo: las palabras «selenografía», que designa la cartografía lunar; o «selenita», un mineral, y como el gentilicio de los supuestos habitantes del satélite; o «selenio», elemento químico llamado así por analogía con el telurio, cuyo nombre procede de la tierra (télos).
La Luna es un satélite excepcionalmente grande en comparación con su planeta, la Tierra: un cuarto del diámetro del planeta y 1/81 de su masa. Es el segundo satélite más grande del sistema solar en relación con el tamaño de su planeta, siendo Caronte el más grande en relación con el planeta enano Plutón. La superficie de la Luna es menos de una décima parte de la Tierra, lo que representa cerca de un cuarto del área continental de la Tierra. Sin embargo la Tierra y la Luna siguen siendo consideradas un sistema planeta-satélite, en lugar de un sistema doble planetario, ya que su baricentro, está ubicado cerca de 1700 km (aproximadamente un cuarto del radio de la Tierra) bajo la superficie de la Tierra.
Varios mecanismos han sido propuestos para explicar la formación de la Luna hace 4527±10 millones de años. Esta edad se ha calculado según la datación del isótopo de las rocas lunares, entre 30 y 50 millones de años luego del origen del sistema solar. Entre ellos están: la fisión de la Luna desde la corteza terrestre debido a fuerzas centrífugas, que deberían haber requerido también un giro inicial de la Tierra; la atracción gravitatoria de la Luna en estado de formación, que hubiera requerido una extensión inviable de la atmósfera para disipar la energía de la Luna, que se encontraba pasando; y la coformación de la Luna y la Tierra juntas en el disco de acreción primordial, que no explica la depleción de hierro en estado metálico. Estas hipótesis tampoco pueden explicar el fuerte momento angular en el sistema Tierra-Luna.
La hipótesis general hoy en día es que el sistema Tierra-Luna se formó como resultado de un gran impacto: un cuerpo celeste del tamaño de Marte colisionó con la joven Tierra, expulsando material en órbita alrededor de esta, el cual se fusionó para formar la Luna. Se cree que en el sistema solar primitivo eran frecuentes impactos gigantescos como este. Los modelados de un gran impacto por simulaciones computacionales concuerdan con las mediciones del momento angular del sistema Tierra-Luna y el pequeño tamaño del núcleo lunar; a su vez demuestran que la mayor parte de la materia de la Luna proviene del objeto que impactó, no de la joven Tierra. Además, ciertos meteoritos demuestran que las composiciones isotópicas del oxígeno y el tungsteno de otros cuerpos del Sistema solar interior tales como Marte y (4) Vesta son muy distintas de las de la Tierra, mientras que la Tierra y la Luna tienen composiciones isotópicas prácticamente idénticas. La mezcla de materia evaporada tras el impacto entre la Tierra y la Luna pudo haber equiparado las composiciones, aunque esto es debatido.
La importante cantidad de energía liberada en el gran impacto y la subsecuente fusión del material en la órbita de la Tierra pudo haber derretido la capa superficial de la Tierra, formando un océano de magma. La recién formada Luna pudo también haber tenido su propio océano de magma lunar; las estimaciones de su profundidad varían entre 500 km y el radio entero de la Luna.