月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现，别有一番风光.
月球的背面地图月球的正面永远都是向着地球，其原因是潮汐长期作用的结果。另外一面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯
从古至今，月球的背面一直是我们看不见的地方。1959年10月7日，前苏联的太空船月球3号传回第一张月球背面的照片，人类有史以来第一次见到了月亮背面的样子。随后的探测器不断更新月球背面图片，使得月球背面不再陌生。月球背面不像正面那样有许多的月海，而是有非常多的陨石坑，这可能是为了保卫地球。
月球的背面（月亮的古老黑暗面——这里的“黑暗”指的是不被地球所见，而不是未被照亮）是月球的另一个半球，它总是背离地球。月球背面的地形崎岖不平，有许多撞击坑和相对较少的月海平面。它拥有太阳系中最大的陨石坑之一 - 南极 - 艾托肯盆地。月亮的正面和背面会先后经历两周的阳光照射和两周的夜晚月球的背面被称为“月亮的黑暗面”，意思是从地球上看不见，而不是缺乏太阳光照射。
由于天平动，大约18％的月球背面可以从地球上看到。剩下的82％直到1959年才被观测到，当时苏联的月球3号太空探测器拍摄到了它。苏联科学院于1960年出版了第一张月球背面的地图集。1968年，阿波罗8号任务的宇航员是第一批在月球轨道上直接观察到该地区的人类。到目前为止，还没有人踏上月球背面。
天文学家建议在月球的背面安装一个大型射电望远镜，这样月球就可以屏蔽来自地球的无线电干扰。
为什么背面一直看不见？
来自地球的潮汐力减慢了月球自转的速度，使得月球的同一面总是面对着地球，这种现象叫做潮汐锁定。然而在地球上，月球另一面的大部分我们都不可以看见。由于天平动的缘故，我们看见的月球正面大约有59%。
因为背面看不见，所以有时候人们也会称背面为“月亮的黑暗面”。这里的黑暗面不是指太阳光永远照射不到，主要是由于潮汐锁定以及月球为实体，所以黑暗面看不见的意思。实际上，如果地球、月球、太阳三者几乎成一条直线时，黑暗面就完全在太阳光的照射中。
背面与正面的差异
月球的两个半球有着截然不同的外观结构，月球正面覆盖着许多个宽广的月海（拉丁语为“海洋”，因为古代天文学家错误地认为这些平原是月球的海洋）。然而月球背面有一些古老而密集的坑洼（撞击坑），几乎没有月海的特征。背面只有1%的表面被月海所覆盖，而在正面有31.2%。这种差异最贴切的解释是热量的生成集中在月球正面的半球上，如已被证实的来自月球勘探者的γ射线光谱地质化学图。
还有人提出，两个面之间的差异可能是由于与较小的伴星相撞而引起的，这个伴星也起源于忒伊亚碰撞事件。在这个模型中，撞击导致了一个增生堆而不是陨石坑，造成了半球范围的层和厚度可能与背面高地的大小一致。
月球背面有更明显的陨石坑。有人认为这是由于月球熔岩流造成的，它们覆盖和遮蔽了陨石坑，而不是来自地球的屏蔽作用。根据NASA的计算，从月球上看，地球在41000平方度的天空中只遮蔽了大约4平方度。这使得地球作为月球的“盾牌”可以忽略不计......月球的每一面都可能受到相同数量的撞击，但是熔岩的重铺使得正面可见的陨石坑数量远远少于背面，尽管两面都受到了相同数量的撞击。
最新的研究表明，月球面向地球的一面撞击坑较少的原因可能是月球形成时来自地球的热量造成的。月球地壳主要由铝和钙凝结并与地幔中的硅酸盐结合形成的斜长石组成的。较冷的背面会较快地凝结这些元素，因此会形成较厚的外壳流星体撞击正面有时会穿透这里较薄的地壳，并释放出玄武岩熔岩，从而形成月海，但在背面这样的事件很少发生。
人类探测器拜访背面
直到20世纪50年代后期，人们对月球的背面依旧知之甚少。月球的天平动允许我们看见了月球背面的小部分景象。然而，这也只是低角度的观察而已。背面剩余的82％的表面仍然是未知的，其特征一直有很多的猜测。
通过天平动我们可以看到背面特征的一个例子是东方海，它是一个横跨近1000公里（600英里）的显著的冲击盆地，然而直到1906年，这个特征才被德国天文学家尤利乌斯·海因里希·弗朗茨给予命名。盆地的真实性质是在20世纪60年代被发现的。该盆地在1967年被月球轨道飞行器4号拍摄到。
在太空探索开始之前，天文学家并没有预料到背面居然会与地球可见的一面不同。1959年10月7日，苏联探测器月球3号拍摄了月球背面的第一张照片，其中东方海是解析出的18个地形特征之一，覆盖了三分之一从地球上看不见的表面。通过对这些图像进行分析，1960年11月6日，苏联科学院出版了月球背面的第一张地图集。它包括了500个景观特征的目录。一年之后，前苏联以月球3号探测数据为基础，制做了第一个月球仪（比例为1:13 600 000），其中也包括了地球上不可见的月球背面的特征。1965年7月20日，前苏联的另一个探测器“Zond 3”传回了 25张质量非常好的月球背面照片，分辨率比月球3号高得多。特别的是，还发现了数百公里长的陨石坑链，但是出乎意料的没有发现肉眼可见的像地球那样的平原。1967年，“月球背面地图集”的第二部分在莫斯科出版，根据Zond 3的数据，目录新增加了包括4000个新发现的月球背面景观特征。同年，苏联发布了第一幅“月球完整地图”（1:500000比例尺）和更新的完整版本月球仪（1:100000比例尺），呈现了95%的月球表面。
因为侵袭月球正面的太阳风受到地球的遮蔽，所以估计月球背面的月海会有月球表面最高的氦-3浓度。相对而言，这种同位素在地球上是非常罕见的，但是在核聚变的反应堆中是很好的燃料。这种物质的存在给了主张在月球建立基地的支持者一个很好的理由。
人类第一张月亮背面的黑白照片，由月球3号于1959年10月7日拍摄。图片来自：OKB-1
（图左：传回地球的第一张月球背面影像，左边的暗色区域分别为危海、史密斯海、界海，下方为南海，右上为莫斯科海。图右：月球勘测轨道器拍摄的月球背面。来源：https://moon.nasa.gov/resources/26/）
月球背面的彩色照片.图片来自：NASA/GSFC/Arizona State University
