Executaram também muitas experiências, estudando a composição química, a gravidade, a temperatura e a radiação da Lua. Vinte e quatro naves espaciais foram designadas de Luna, embora mais fossem lançadas. Aquelas que falhavam no lançamento, ou não alcançaram a órbita da Lua por qualquer motivo, não eram reconhecidos publicamente naquele tempo, e a elas não eram atribuídos números da série "Luna" de missões.

Outra realização importante do programa Luna foi a habilidade de coletar amostras do solo lunar e de retorná-las à terra, em 1970.