月球背面是月球永远背对地球的那一面。月球背面的第一张影像由前苏联的月球3号太空船在1959年拍摄，而人类直到1968年的阿波罗8号任务环绕月球时，才直接用眼睛看见月球背面。月球背面的地形主要为一大堆起伏不平的撞击坑，如太阳系第二大的撞击坑，南极的南极-艾特肯盆地，而平坦的月海则相对较少。在月球背面，来自地球的电波干扰会被遮蔽，因而有学者建议在月球背面安置一架大功率电波望远镜。

2020年2月26日，中国“玉兔二号”首次揭示月背地下40米地质分层结构。

差别

两个半球的特征有着显著的不同，正面有许多巨大的月海（这是早期的天文学家在认知上的错误，以为这些平原有水，才称之为海）；另一边受到撞击，有着密集的陨石坑，只有少量，大约2.5%的面积被海覆盖着，相较之下，正面的海覆盖的面积高达31.2%。这种差异最有可能的解释是热量的生成集中在正面的半球上，如已被证实的来自月球勘探者的γ射线光谱地质化学图。而其他的因素，如表面的隆起和地壳的厚度，也会影响到其中的玄武岩爆发，但是这些都不能解释为何南极-艾托肯盆地（有着月球上最低高度的和薄的地壳）没有像正面的风暴洋一样剧烈的火山活动。

背面之谜

在没有太空探测器的年代，月球背面一直是神秘的未知世界。由于潮汐锁定，月球绕地球公转与自转的周期相同，因而地球上看到的月亮“景色”总是一样的。直到大约60年前，前苏联的月球3号探测器传回了第一张月球背面的影像。大约50年前，美国阿波罗8号的3位宇航员在环月飞行时，成为最先亲眼看见月球背面的人类。

越来越多去往月球的探测器让人们发现，原来月球背面和正面如此不同：正面相对平坦，而背面崎岖不平、遍布坑坑洼洼的撞击坑。无论是物质成分、形貌构造还是岩石年龄，正面和背面都有很大差异。比如，从成分上看，月球正面约60%都被月海玄武岩覆盖，而背面几乎都是高地斜长岩。月球上有22个月海，19个分布在正面，只有3个很小的月海在背面。此外，月球背面的月壳比正面厚，最厚处达150公里，而正面月壳厚度只有约60公里。