Első robotmissziók
A Szovjetunió Szputnyik műholdjának, az első Föld körüli pályára állt űrhajónak 1957-es fellövését követően nyilvánvalóvá vált, hogy mind a szovjet, mind az amerikai űrprogram következő fő célja a Hold lesz (lásd űrkutatás). Az Egyesült Államok gyorsan elkészített és felbocsátott néhány robotikus holdszondát, amelyek többsége kudarcot vallott, és egyik sem érte el a Holdat. A Szovjetunió több sikert ért el, 1959-ben a Luna 1-gyel sikerült először kiszabadulnia a Föld gravitációjából, a Luna 2-vel először csapódott be a Hold felszínére, a Luna 3-mal pedig a Hold túlsó oldalának első fényképes felmérése. Miután 1958-ban megalakult a Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal (NASA), az amerikai program technikailag ambiciózusabbá és tudományosan orientáltabbá vált. A kezdeti űrszondás vizsgálatok a Hold mint bolygótest alapvető jellegének tanulmányozására irányultak szeizmikus megfigyelések, gamma-spektrometria és közeli képalkotás segítségével. A tudósok úgy vélték, hogy még a korlátozott szeizmikus adatok is támpontokat adhatnak annak a kérdésnek a megoldásához, hogy a Hold egy primitív, differenciálatlan égitest-e, vagy olyan, amelyet a Földhöz hasonló fizikai és kémiai folyamatok melegítettek és módosítottak. A gammasugaras mérések kiegészítenék a szeizmikus eredményeket azzal, hogy megmutatnák, hogy a Hold belseje rendelkezik-e elegendő radioaktivitással ahhoz, hogy aktív hőhajtóműként szolgáljon, és némi információt adnának a Hold felszínének kémiai összetételéről is. A képalkotás túl kicsi, a Földről nem látható jellegzetességeket tárna fel, talán információt szolgáltatva a holdfelszíni folyamatokról, és a közvélemény érdeklődését is felkeltve.
NASA/Goddard Space Flight Center
Az 1961 és 1965 között indított kilenc amerikai Ranger-misszió közül a Ranger 4 (1962) volt az első amerikai űreszköz, amelyik a Holdba csapódott. Azonban csak az utolsó három űrhajó kerülte el azokat a kínzó meghibásodásokat, amelyek korlátozták vagy idő előtt befejezték elődeik küldetéseit. A Ranger 7 (1964) több ezer kiváló televíziós felvételt küldött vissza, mielőtt a terveknek megfelelően becsapódott volna, majd a Ranger 8 és 9 (mindkettő 1965) sikeresen követte őket. A Ranger 7 becsapódási helyét Mare Cognitumnak nevezték el a megszerzett új ismeretekről, amelyek egyik legfontosabb példája az a felfedezés volt, hogy még az apró holdi jellegzetességek is nagyrészt a szüntelen meteoritbecsapódásoktól lettek elnyomva.
A hatvanas évek közepén számos kudarc után a Szovjetunió több figyelemre méltó eredményt ért el: az első sikeres puha holdi leszállást a Luna 9 és az első hold körüli pályára állást a Luna 10 révén, mindkettő 1966-ban. A Luna 9-ről készült képek megmutatták a regolit puha, törmelékes jellegét, és mivel a leszálló kapszula nem süllyedt el, megerősítették annak hozzávetőleges teherbírását. A Luna 10 gammasugaras adatai a közeli oldali régiók bazaltos összetételére utaltak. 1965-ben a Zond 3 nevű szovjet átrepülő küldetés jó képeket küldött vissza a Hold túlsó oldaláról.
Novosztyi Sajtóügynökség
A hatvanas évek közepén az Egyesült Államok is végrehajtotta saját puha leszállási és orbitális küldetéseit. A Surveyor 1 1966-ban landolt a Holdon, és panoráma televíziós felvételeket küldött vissza. További hat Surveyor követte 1966 és 1968 között, két kudarccal; ezek nemcsak részletes televíziós felvételeket nyújtottak a holdi tájról, hanem a holdi talajról szóló első kémiai adatokat és a regolit felső néhány centiméterének mechanikai tulajdonságait bemutató első talajmechanikai információkat is. Emellett 1966-67-ben öt amerikai holdkörüli űrszonda fényképes felméréseket végzett a holdfelszín nagy részéről, amelyek az Apollo-missziók tervezéséhez nélkülözhetetlen térképeket szolgáltattak.
NASA