已知存在于月球表面的元素包括氧(O)、硅(Si)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、锰(Mn)和钛(Ti)。其中最丰富的是氧、铁和硅。氧含量估计为45%（按重量计）。碳（C）和氮（N）似乎仅存在于来自太阳风沉积的痕量。
这一问题要涉及到月球地质学，月球的地质研究是基于地球上的望远镜观测数据、轨道航天器的测量数据、月球样品和地球物理数据的综合研究。在1969-1972年阿波罗载人计划着陆期间，有六个地点被直接采样，并且有380.96公斤（839.9磅）的月球岩石和月球土壤带回了地球。月球是唯一一个具有已知地质背景的天体。虽然月球上的陨石坑是未知的，但在地球上已经发现了少量的月球陨石。月球表面的很大一部分尚未被探测，许多地质问题仍未得到解答。
月球表面的组成元素
月球表面上已知的元素包括氧（O）、硅（Si）、铁（Fe）、镁（Mg）、钙（Ca）、铝（Al）、锰（Mn）和钛（Ti）。其中更丰富的是氧、铁和硅。氧含量估计为45%（按重量计）。碳（C）和氮（N）似乎仅存在于来自太阳风沉积的痕量。
来自月球探勘者的中子能谱数据表明氢的存在集中在两极。
月球表面各元素相对含量(按重量的%)
月球表面的月海成分与高地成分
从美国阿拉巴马州麦迪逊拍摄的满月照片10-22-2010
我们从地球上可以用肉眼清晰的看见月球上部分偏黑色的地方，这些地方相对其它地方而言是没有特征的月球平原，被称为月海（拉丁文意为“海洋”），因为那里曾经被认为是水域。现在则被认为是古代玄武岩熔岩的巨大凝固池。虽然与地球上的玄武岩相似，但月球上的玄武岩具有更多的铁，没有任何的矿物质被水侵蚀过。熔岩喷发或流入撞击盆地而形成的洼地，这形成了月海。现在已经在月球正面的月海中发现了几个拥有盾状火山和火山穹顶的地质分区，这些是熔岩浆凝结形成月海的证据。
月球上大部分的月海玄武岩是在30-35亿年前的寒武纪时期喷发的，但是一些辐射定年的样品已经有42亿年的历史了。直到最近，由火山口计数的最年轻的火山爆发似乎只有12亿年前。
颜色较浅较亮的地区被称为月面高地，或一般的“高地”，因为它们比大多数月海都要高。从辐射测量数据上看，它们形成于44亿年前，这意味着这些高地可能是在月球岩浆海形成时由斜长岩堆积所产生的。
在月球顶部覆盖的是一个高度粉碎（破碎成更小的颗粒）和冲击花纹表面层，称为风化层，由冲击过程形成。更精细的风化层，如二氧化硅玻璃的月球土壤，具有类似雪的质地和类似废火药的气味。旧表面的风化层通常比较年轻的表面厚，其表面厚度为：在高原地区为10-20公里（6.2-12.4英里），在月海为3-5公里（1.9-3.1英里）。在细致的粉碎风化层下面是“粗风化层（megaregolith）”，厚达几千公里高度碎裂的基岩。
