Trong vòng bốn tháng của nhau vào đầu năm 1966, Liên Xô và Hoa Kỳ đã hoàn thành cuộc đổ bộ Mặt trăng thành công với tàu vũ trụ không có người lái. Đối với công chúng, cả hai quốc gia đã chứng minh khả năng kỹ thuật gần như bằng cách trả lại hình ảnh chụp từ bề mặt Mặt trăng. Những bức ảnh này cung cấp một câu trả lời khẳng định chính cho câu hỏi quan trọng về việc liệu mặt trăng có hỗ trợ tàu đổ bộ sắp tới với trọng lượng lớn hơn nhiều hay không.

Tuy nhiên, Luna 9 hạ cánh cứng của một quả cầu gồ ghề sử dụng túi khí với tốc độ va chạm đạn đạo 50 km / giờ (31 dặm / giờ) có nhiều điểm tương đồng với các nỗ lực hạ cánh của Ranger năm 1962 và kế hoạch 160 km trên mỗi kế hoạch của họ tác động của giờ (99 dặm / giờ) so với hạ cánh mềm của Surveyor 1 trên ba bàn chân bằng cách sử dụng retrorocket điều khiển bằng lực đẩy có thể điều chỉnh bằng radar. Trong khi Luna 9 và Surveyor 1 đều là những thành tựu lớn của quốc gia, chỉ có Surveyor 1 đã đến được bãi đáp của mình bằng cách sử dụng các công nghệ chính cần thiết cho một chuyến bay phi hành đoàn. Do đó, vào giữa năm 1966, Hoa Kỳ đã bắt đầu vượt lên trước Liên Xô trong cái gọi là Cuộc đua không gian để đưa một người lên Mặt trăng.

Những tiến bộ trong các lĩnh vực khác là cần thiết trước khi tàu vũ trụ phi hành đoàn có thể theo những người chưa bị ném lên bề mặt Mặt trăng. Đặc biệt quan trọng là phát triển chuyên môn để thực hiện các hoạt động bay trên quỹ đạo mặt trăng. Ranger, Surveyor và Luna Moon ban đầu cố gắng bay thẳng lên bề mặt mà không có quỹ đạo mặt trăng. Những người cổ đại trực tiếp như vậy sử dụng một lượng nhiên liệu tối thiểu cho tàu vũ trụ chưa được khai thác trong chuyến đi một chiều.

Ngược lại, các phương tiện thủy thủ cần thêm nhiên liệu sau khi hạ cánh mặt trăng để cho phép chuyến trở về Trái Đất cho phi hành đoàn. Để lại lượng nhiên liệu khổng lồ cần thiết này để quay trở lại quỹ đạo mặt trăng cho đến khi nó được sử dụng sau đó trong nhiệm vụ sẽ hiệu quả hơn nhiều so với việc đưa nhiên liệu đó xuống bề mặt mặt trăng trong một lần hạ cánh trên Mặt trăng và sau đó lại đưa nó trở lại không gian, hoạt động trở lại chống lại trọng lực mặt trăng cả hai cách. Những cân nhắc như vậy dẫn đến logic một hồ sơ nhiệm vụ quỹ đạo mặt trăng cho một cuộc đổ bộ Mặt trăng phi hành đoàn.

Theo đó, bắt đầu từ giữa năm 1966, cả Hoa Kỳ và Liên Xô đều tự nhiên tiến triển thành các nhiệm vụ với quỹ đạo mặt trăng là điều kiện tiên quyết cho cuộc đổ bộ Mặt trăng của phi hành đoàn. Mục tiêu chính của các quỹ đạo không được vẽ ban đầu này là lập bản đồ hình ảnh rộng khắp toàn bộ bề mặt mặt trăng để lựa chọn các bãi đáp phi hành đoàn và, đối với Liên Xô, việc kiểm tra thiết bị liên lạc vô tuyến sẽ được sử dụng trong các cuộc đổ bộ mềm trong tương lai.

Một khám phá lớn bất ngờ từ các quỹ đạo mặt trăng ban đầu là khối lượng lớn vật chất dày đặc bên dưới bề mặt của maria của Mặt trăng. Nồng độ khối lượng lớn như vậy (" mascons ") có thể khiến nhiệm vụ phi hành đoàn trở nên nguy hiểm trong những phút cuối của cuộc đổ bộ Mặt trăng khi nhắm đến một khu vực hạ cánh tương đối nhỏ, trơn tru và an toàn. Mascons cũng được tìm thấy trong một khoảng thời gian dài hơn để làm xáo trộn rất nhiều quỹ đạo của các vệ tinh tầm thấp quanh Mặt trăng, khiến quỹ đạo của chúng không ổn định và buộc một sự cố không thể tránh khỏi trên bề mặt mặt trăng trong khoảng thời gian tương đối ngắn vài tháng đến vài năm.

Kiểm soát vị trí tác động đối với các quỹ đạo mặt trăng đã qua sử dụng có thể có giá trị khoa học. Ví dụ, vào năm 1999, quỹ đạo của Lunar Prospector của NASA đã cố tình nhắm mục tiêu để tác động đến một khu vực bị che khuất vĩnh viễn của Miệng núi lửa Shoem gần cực nam mặt trăng. Người ta hy vọng rằng năng lượng từ vụ va chạm sẽ làm bốc hơi các khối băng bị nghi ngờ bị che khuất trong miệng núi lửa và giải phóng một làn hơi nước có thể phát hiện được từ Trái Đất. Không quan sát thấy như vậy. Tuy nhiên, một lọ nhỏ tro ra khỏi cơ thể của nhà khoa học tiên phong âm lịch Eugene Shoemaker được đưa ra bởi Lunar Prospector đến miệng núi lửa có tên trong danh dự của mình - hiện [ khi nào? ] con người duy nhất còn lại trên Mặt trăng.