Происхождение Луны естественным путем интересовало астрономов еще со времен Галилея, впервые рассмотревшего рельеф лунной поверхности. Высказывалось много предположений о том, как образовался спутник Земли. Наиболее широко разрабатывались гипотеза первоначального разделения, гипотеза захвата и гипотеза одновременного формирования Луны и Земли. Первая теория принадлежит астроному и математику Дж. Дарвину, который предположил, что первоначально обе планеты представляли собой единую раскаленную массу. В целом гипотеза Дарвина находилась в струе конкурирующих теорий о холодном и горячем формировании планет Солнечной системы. Согласно первой, они представляли собой первоначально холодное газопылевое облако, разогревающееся в результате сжатия и выделения большого количества энергии, согласно второй — изначально находились в разогретом состоянии, но постепенно остывали, сохраняя лишь горячее ядро. Дарвин склонялся ко второму варианту. По его мнению, по мере остывания и ускорения вращения, единая раскаленная масса разделилась на две неравные части, из большей образовалась Земля, из меньшей - Луна, причем последнюю образовали отделявшиеся наружные слои первоначальной массы. Это объясняло разницу в плотности Луны и Земли, так как внешние слои должны были состоять из более легких веществ. Однако сторонникам этой теории не удалось убедительно показать механизм подобного процесса. После того, как были получены образцы лунного вещества, оказалось, что различия в химическом составе противоречат гипотезе первоначального разделения.

Гипотеза захвата долгое время была популярной как среди ученых, так и в кругах любителей. Немецкий ученый К. Вейцзеккер, шведский ученый X. Альфвен и американский ученый Г. Юри независимо друг от друга предложили теорию, по которой Луна изначально не являлась спутником Земли, а была самостоятельно движущейся малой планетой. При критическом прохождении вблизи зоны гравитационного воздействия Земли Луна изменила траекторию движения и превратилась в элемент системы из двух небесных тел. Но вероятность подобного явления столь невелика, что это противоречит большой частоте наличия спутников у планет. Астрономы давно установили путем наблюдений, что спутник— не редкое исключение, а, скорее, правило.

Наиболее доказанной считается гипотеза, предложенная О. IO. Шмидтом и его последователями в середине XX века. Она предполагает образование всех планет Солнечной системы из единого газопылевого облака, в котором благодаря наличию неоднородного распределения вещества образовывались конгломераты, нечто вроде зародышей будущих планет - планетезимали. Меньшая плотность, которую имеет Луна по сравнению с Землей, требовала объяснений: почему вещество протопланетного облака разделилось с концентрацией тяжелых элементов в Земле. Возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обогащенной относительно летучими силикатами. При последующем охлаждении вещество этой атмосферы сконденсировалось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что у многих планет Солнечной системы имеются не только спутники, но и кольца, состоящие из более или менее мелких частиц вещества. Установлено, что такие кольца есть не только у Сатурна, но и у Урана, Меркурия, Плутона, хотя и более разреженные и не такие эффектные, как у Сатурна. В целом гипотеза холодного образования вписывается в общую теорию об образовании Солнечной системы примерно в одно время из единой массы, но и сейчас нет точных фактов, позволяющих окончательно подтвердить или опровергнуть ее.