Khí quyển Mặt Trăng rất mỏng nên bầu trời luôn luôn có màu đen, giống với Sao Thủy. Tuy nhiên, Mặt Trời sáng đến mức không thể nhìn thấy các ngôi sao vào ban ngày, trừ khi một người quan sát được phải che ánh sáng Mặt Trời thật kỹ.

Mặt Trời nhìn từ Mặt Trăng

Mặt Trời nhìn từ Mặt trăng cũng giống với Mặt Trời nhìn từ từ quỹ đạo Trái Đất, sáng hơn một chút so với trên bề mặt Trái Đất và sẽ có màu trắng tinh, do không bị tán xạ và hấp thụ trong khí quyển rất mỏng của Mặt Trăng.

Do vị trí và quỹ đạo của Mặt Trăng, Mặt Trời gần như luôn đi cùng một đường đi trên bầu trời Mặt Trăng trong suốt một năm. Kết quả, có những hố va chạm và thung lũng nằm gần các cực của Mặt Trăng không bao giờ nhận được ánh sáng Mặt Trời trực tiếp, đồng thời có thể tồn tại những ngọn núi và đỉnh đồi không hề nằm trong bóng tối.

Trái Đất nhìn từ Mặt Trăng

Bức ảnh đi vào lịch sử về bầu trời ngoài Trái Đất —Trái Đất mọc, Trái Đất nhìn từ Mặt Trăng. Chụp bởi phi hành gia William Anders thuộc sứ mệnh Apollo 8 trong khi ở quỹ đạo Mặt Trăng vào ngày 24 tháng 12 năm 1968.Phi hành gia thuộc sứ mệnh Apollo 17 Harrison Schmitt đứng trên Mặt Trăng với Trái Đất có thể thấy được trên bầu trời.

Thiên thể nổi bật nhất của bầu trời Mặt Trăng là Trái Đất. Trái Đất xuất hiện với các pha, giống như Mặt Trăng hiện ra các pha đối với những quan sát viên trên Trái Đất. Tuy nhiên, các giai đoạn lại trái ngược nhau: khi một quan sát viên trên Trái Đất nhìn thấy trăng tròn thì một quan sát viên trên Mặt Trăng sẽ nhìn thấy một pha "Trái Đất non" và ngược lại. Toàn bộ Trái Đất sáng gấp 50 lần so với trăng tròn ở thời điểm sáng nhất đối với quan sát viên trên Trái Đất. Ánh sáng Trái Đất phản chiếu trên nửa phần tối hơn của Mặt Trăng đủ sáng để có thể nhìn thấy từ Trái Đất và được gọi là "Ánh đất".

Do sự tự quay của Mặt Trăng, một mặt của Mặt Trăng ("mặt nửa nhìn thấy được của Mặt Trăng") vĩnh viễn quay về phía Trái Đất và mặt còn lại ("mặt nửa không nhìn thấy được của Mặt Trăng" hay "mặt tối") hầu như không thể nhìn thấy từ Trái Đất. Ngược lại, điều này có nghĩa là Trái Đất chỉ có thể được nhìn thấy từ phía nửa nhìn thấy được của Mặt Trăng và sẽ luôn vô hình từ phía mặt tối.

Thiên thực nhìn từ Mặt Trăng

Trái Đất và Mặt Trời đôi lúc cũng bắt gặp nhau trên bầu trời Mặt Trăng, gây ra hiện tượng thiên thực. Trên Trái Đất, người ta sẽ nhìn thấy nguyệt thực, khi Mặt Trăng đi qua bóng của Trái Đất. Trong khi trên Mặt Trăng, người ta sẽ nhìn thấy nhật thực, khi Mặt Trời đi sau Trái Đất. Vì đường kính biểu kiến của Trái Đất lớn gấp bốn lần đường kính của Mặt Trời nên Mặt Trời sẽ bị ẩn sau Trái Đất trong nhiều giờ. Khí quyển của Trái Đất sẽ nhìn thấy dưới dạng một vành đai màu đỏ.

Mặt khác, bóng nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng chặn ánh sáng Mặt Trời đến Trái Đất, sẽ không ngoạn mục đối với những quan sát viên trên Mặt Trăng quan sát Trái Đất: bóng của Mặt Trăng gần như nhọn lại trên bề mặt Trái Đất. Một mảng tối mờ sẽ gần như không thấy được. Hiện tượng này có thể đem so với bóng của một quả bóng gôn do ánh sáng Mặt Trời chiếu lên một vật cách đó 5 m. Những quan sát viên trên Mặt Trăng với kính viễn vọng có thể phân biệt được bóng của vùng bóng tối như một điểm tối ở tâm của một vùng ít tối hơn (bóng nửa tối) di chuyển trên toàn bộ đĩa Trái Đất. Về cơ bản, nó trông giống trường hợp Đài Quan sát Khí hậu Không gian sâu (DSCOVR), nó quay quanh Trái Đất tại điểm Lagrange L1 trong hệ thống Mặt Trời-Trái Đất, điểm này cách Trái Đất 1,5 triệu km.

Tóm lại, bất cứ khi nào hiện tượng thiên thực nào đó xảy ra trên Trái Đất thì một hiện tượng thiên thực khác cũng sẽ xảy ra trên Mặt Trăng. Thiên thực xảy ra đối với những quan sát viên trên cả Trái Đất và Mặt Trăng, bất cứ khi nào hai thiên thể và Mặt Trời thẳng hàng.