在明亮的月球表面分布着一些阴影，古人把这些阴影想象成月球上的人影；伽利略认为月面上的阴暗部分可能是广大的水域。
然而，事实并非如此，那些黑灰色的大斑块是月面上广阔的平原，最早的观察者称它们为“海”，并且起了许多新奇的名字，如“静海”、“风暴洋”等，只不过月球上的“海”里根本没有水，只是一些光秃秃的盆地。“海”的面积约占月球总表面的30％，其余星罗棋布的白色高地，便是环形山。
月球上直径超过1000米的环形山有33000多个，直径小于1000米的则不计其数。最大的环形山是贝利环形山，直径达295千米。一般直径大于160千米的环形山，用普通小天文望远镜就可看到。大型环形山都冠以著名学者的名字，我国的石申、张衡、祖冲之、郭守敬和万户名列其中。
环形山有的相当高，最高的环形山是牛顿环形山，高达8788米。为什么月球上能有那么高的山脉呢？这是由于那里没有流水、冰河、风沙及雨雪侵蚀和风化的缘故。
月球环形山是怎样形成的？为什么月球背面的环形山和正面的环形山大不一样？对于这一问题，目前比较流行的解释是月球环形山是由陨星碰撞和火山作用形成的。
绝大多数月球环形山是由陨星碰撞形成的。这一说法认为，陨星击中月球表面，产生冲击波，形成一个深坑，同时抛出圆锥形的大片巨石及其他碎片，它们随后坠落回表面；巨石回落产生了几个较小的环形山，它们环绕着第一个环形山，而较细小的碎片回落后形成地毯状覆盖物。一旦碰撞发生，陨星就被环形山吞噬，或者说被月球吸收，就好像水滴落入池塘时发生的现象一样。碰撞中心的物质会反弹，随后冻结起来。
另一些月球环形山是由火山作用形成的，这一说法认为：在月球内部熔岩和气体压力的作用下，部分月面向上凸起；气体和熔岩被喷发出来，冲出月面射向天空，如此一来，来自下面的压力就减小了，表面塌陷成环形山。这种火山型环形山不同于陨星型环形山。火山型环形山的四周没有辐射状条纹，邻近没有较小的环形山，中心也没有“山峰”。火山型环形山的存在，说明月球可能曾经具有非常活跃而灼热的内部区域。
相对月球背面，月球正面月海多，环形山少，而且大多为火山型环形山。为什么月球正面发生过如此多的火山活动，又为什么月球背面发生过如此多的陨星撞击事件？有科学家推测，也许是因为地球在一定程度上阻碍了陨星与月球正面的碰撞，所以月球背面发生的陨星撞击事件相对较多；而月球正面有较多的火山爆发则可能是由于地球对月球地表下气体和熔岩的吸引造成的。但究竟如何，科学家们还不十分清楚。
月球上没有空气，因此不能传播声音，如果你想与同伴说话，只能采用专门的通信设备。若偶尔有一颗小陨石撞到月球，能掀起万丈尘埃，却听不到一点声音。
月球表面因为没有水，没有任何生命，也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程，月面一直保持着几十亿年前形成的地貌特征。
月球上的白天和黑夜的长度都相当于14.5个地球日，从日出到下一个日出，平均有约29个地球日。月球表面昼夜温差非常大，白天受阳光照射的地方，温度可高达约130℃，比沸水还热；而夜间和阳光照射不到的阴暗处，温度会下降到约－180℃。由于没有大气的阻隔，使得月面上日光强度比地球上强1/3左右。
月球直径是3476千米，大约等于地球直径的3/11。像地球一样，月球也是南北极稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米，南北极也不对称，北极区隆起，南极区凹陷约400米。月亮的表面面积大约是地球表面积的1/14，比亚洲的面积还稍小一些；其体积是地球的1/49。换句话说，地球里面可装下49个月球。月球上的引力只有地球1/6，人在月面上走，身体显得很轻松，稍稍一使劲就可以跳起来，航天员认为在月面上像袋鼠那样双脚跳跃着轻飘飘地会更容易前进。