Mặc dù sự hiểu biết thông thường rằng mặt trăng thiếu bầu khí quyển đã là một phần của kiến thức chung trong nhiều năm, nhưng một tài liệu của NASA được công bố vào tháng 1 năm 2014 chỉ ra rằng mặt trăng có một bầu khí quyển với các khí như kali và natri không xuất hiện trong bầu khí quyển của Sao Kim, Sao Hỏa hoặc Trái Đất. Bầu khí quyển trên mặt trăng có ít khí hơn nhiều; trên Trái đất, bầu khí quyển ở mực nước biển có 10 tạ triệu phân tử trên một cm khối, trong khi cùng một cm khối đó chỉ có 1 triệu phân tử trên mặt trăng. Vì vậy, mặc dù bầu khí quyển của Mặt Trăng khá mỏng, nhưng nó vẫn tồn tại.
Sứ mệnh Apollo 17 đã sử dụng Thí nghiệm thành phần khí quyển trên bề mặt Mặt trăng để phân tích không khí thực sự như thế nào trên mặt trăng. Nghiên cứu này đã tìm thấy một lượng rất nhỏ của một số loại phân tử và nguyên tử khác nhau, chẳng hạn như argon, heli và có thể là amoniac, carbon dioxide, neon và methane. Các nhà nghiên cứu trên Trái đất sử dụng kính thiên văn được thiết kế để chặn ánh sáng Mặt Trăng đã chụp được hình ảnh về ánh sáng mà các nguyên tử kali và natri tạo ra khi chúng nhận năng lượng từ mặt trời. Những loại khí này có thể đến từ các hạt gió mặt trời và các photon năng lượng cao, cũng như sự bốc hơi của vật chất bề mặt, vật chất được lấy từ va chạm của thiên thạch và sao chổi, và khí đến từ bên trong mặt trăng.
