Como era de esperar, el suelo lunar (o regolito) está completamente seco y sin aire. Antes de que los astronautas y las sondas visitaran la Luna, algunos científicos pensaban que partes de la superficie podrían estar cubiertas por una fina capa de polvo de hasta una milla de profundidad, pero se ha descubierto que esto es falso. El suelo lunar tiene solo un par de pulgadas de profundidad. Está cubierto por una capa de polvo extremadamente fina que está cargada eléctricamente. Este polvo penetra en todo y puede ser muy irritante para la piel humana.
La composición del suelo lunar es principalmente oxígeno, al igual que la corteza terrestre. También como la corteza terrestre, la sustancia más común es el dióxido de silicio, también conocido como sílice, el componente principal de la arena, el vidrio y el hormigón. Desglosado por elemento, aproximadamente el 43% del suelo lunar es oxígeno, 21% de silicio, 13% de hierro, 8% de calcio, 6% de aluminio, 5% de magnesio y 4% de otros elementos. Otros compuestos que se encuentran en el suelo lunar incluyen dióxido de titanio, óxido de aluminio (alúmina, una sustancia gris que le da a la Luna gran parte de su color), óxido de hierro (herrumbre), óxido de magnesio y óxido de calcio (cal).
La composición del suelo lunar varía significativamente según se esté considerando las tierras altas lunares (que parecen más claras) o las marías («mares» lunares), que son oscuras. Las tierras altas lunares son principalmente rocas anortosíticas, que se caracterizan por una mezcla de feldespato plagioclasa al 90% (una clase de minerales de silicato) con un componente metálico al 10% como el hierro o el magnesio. El componente de feldespato está compuesto de calcio, aluminio, silicio y oxígeno. Estas rocas son reflectantes y crean la luz de la luna cuando reflejan la luz del Sol de regreso a la Tierra durante la noche.
La maría lunar, la parte más oscura de la Luna, está hecha de minerales basálticos de antiguas erupciones volcánicas que ocurrieron hace entre 3.5 y 3 millones de años. Estos minerales fluyeron hacia las cuencas cercanas (el lado lejano de la Luna apenas tiene maría) y se enfriaron. En comparación con los basaltos terrestres, tienen una mayor viscosidad y un mayor contenido de hierro. En general, los basaltos son relativamente ricos en óxidos de magnesio y calcio y tienen niveles más bajos de dióxido de silicio.
En total, se han traído alrededor de 900 lb (400 kg) de roca lunar para que los científicos analicen, aproximadamente una libra de las misiones soviéticas a la Luna, aproximadamente 100 libras de asteroides levantados de la superficie de la Luna que cayeron en la Antártida o desiertos terrestres donde pudieron ser recuperados, y el resto de las misiones Apolo en los años 60 y 70.