Наиболее интересной и важной научной проблемой в исследовании Луны является ее происхождение и взаимосвязь с эволюцией Земли, так как это имеет прямое отношение к формированию современного облика Земли, а возможно и к ее происхождению. В этой связи рассматриваются три группы гипотез. Первая из них постулирует совместное происхождение Земли и Луны как двойной планетной системы в непосредственной близости друг от друга путем аккреции сходного первоначального вещества. Сюда же относится и гипотеза осаждения: Луна сформировалась из роя спутников, окружавшего Землю наподобие колец Сатурна, или из твердых частиц и тел как побочный продукт эволюции первичной массивной и горячей атмосферы Земли при ее расширении и охлаждении с выделением силикатов в виде кольца планетоземалей, из которых и образовалась Луна.

Вторая группа гипотез постулирует отторжение Луны из мантии Земли под действием приливных сил. Третья группа - это гипотезы захвата, которые предполагают захват Землей Луны, уже существовавшей прежде в Солнечной системе, или предварительного захвата множества сравнительно небольших тел, прошедших конденсацию, плавление, фракционирование и имеющих металлические ядра и силикатные мантии, и последую-щего формирования Луны в основном из силикатных обломков этих тел.

Каждая из этих гипотез объясняет отдельные аспекты проблемы происхождения Луны, но ни одна из них не в состоянии объяснить всех выявленных факторов. Так, первая группа гипотез (совместное происхождение Луны и Земли) хорошо объясняет крупномасштабное химическое строение Луны, но встречается с трудностями при объяснении динамических вопросов, связанных с орбитальными особенностями движения системы Земля — Луна. Вторая группа гипотез подверглась существенной ревизии в ходе космических исследований и в настоящее время не соответствует фактам прежде всего относительно химического состава Луны, однако данных исследований еще недостаточно для того, чтобы полностью снять эту группу гипотез отрыва Луны от Земли под действием приливных сил. Гипотезы третьей группы в ходе космических исследований претерпели наиболее сильную эволюцию — от захвата Землей сформировавшейся Луны они в конце концов перешли к постулированию захвата Землей сначала небольших небесных тел, объединением которых была сформирована Луна. Гипотеза захвата объясняет химические и динамические проблемы происхождения системы Земля — Луна. Но, вместе с тем, она провозглашает уникальность происхождения системы, что вызывает пока недоверие к этой гипотезе. Для ликвидации этого недоверия необходима более глубокая проработка этой гипотезы и апробирование ее на более обширном фактическом материале о Луне. Кроме того, недоверие к гипотезе захвата может быть снято, если с ее помощью можно будет объяснить происхождение других спутников в Солнечной системе, свойства которых будут выявлены в ходе космических исследований.