从月球表面采回的岩石样品分析大致可分为3类：①结晶质火成岩；②角砾岩；③月壤和玻璃粒。岩石类型有月海玄武岩、非月海玄武岩和富克里普岩，其中已发现3种地球上没有的新矿物：静海石、铁三斜辉石和低铁假板钛矿。与地球玄武岩相比月玄武岩的K2O、Na2O和Al2O3含量较低，FeO和Cr2O3，含量较高。月岩不含水，无三价铁，但含金属铁和陨硫铁（FeS）斜长岩是月球上的古老岩石，主要由富钙的斜长石组成，含Al2O3约35％。月壤（直径小于1毫米的颗粒）由不同比例的结晶质岩石、角砾岩碎片、矿物颗粒及玻璃组成。
月球表面的地质作用
从月面地形特征和月球样品物质组成的研究表明，火山及撞击成坑作用，对月表的形貌和月表物质的分布特征起重要作用，太阳风和宇宙线对月表物质起侵蚀作用。陨石体撞击月表时形成撞击坑，并引起基岩破坏、月壤和角砾岩的形成以及月表物质的再分配。月表物质的暴露年龄测定结果表明（见宇宙线暴露年龄）：月壤的平均暴露年龄约为4.00×108年，个别的可达1.70×109年；月岩的暴露年龄范围为1.00×106～7.00×108年，绝大部分集中在2.00×107～2.00×108年之间。在最近3.00×109年以来，很少或没有火山作用。
月球内部构造
月球没有磁场，局部月岩的剩余磁场强度约为6～300纳特，表明月球内部可能无金属核，月球中心的温度不超过1500℃。月震每年释放的能量约为地震释放能量的1/100万，其震源的深度为800～1000千米。月球是一个分异天体，它的内部构造大致可划分为：0～60千米为月壳；60～500千米为上月幔；500～800千米为中月幔；800～1000千米为月震带，1000～1600千米为下月幔；1600～1738千米（月球中心）为月核。月球深度1000千米以下为软流层，其上为岩石层。