Probabilmente una volta la Luna aveva un'atmosfera tenue, conosciuta come atmosfera lunare, all'inizio della sua storia, circa 4,5 miliardi di anni fa, quando si formò. Questa atmosfera primordiale è stata probabilmente generata dal degassamento vulcanico e dagli impatti di comete e asteroidi. Tuttavia, a causa delle piccole dimensioni della Luna e della debole gravità, l’atmosfera si perdeva facilmente nel tempo.

L'atmosfera lunare è estremamente sottile rispetto a quella terrestre, con una massa totale stimata inferiore a 100 tonnellate. La pressione atmosferica sulla Luna è circa un trilionesimo (10^-12) della pressione atmosferica terrestre al livello del mare.

Anche la composizione dell'atmosfera lunare è diversa da quella terrestre. È costituito principalmente da elio, argon e neon, con tracce di altri gas. Si ritiene che la maggior parte di questi gas sia stata impiantata dal vento solare, che è un flusso di particelle cariche emesse dal Sole.

A causa della sua atmosfera sottile, la Luna non presenta fenomeni atmosferici né acqua liquida sulla sua superficie. La superficie della Luna è esposta direttamente alle forti radiazioni del Sole e ai raggi cosmici, risultando in un paesaggio arido e desolato.