Choć misje Apollo dostarczyły sporo informacji, po zakończeniu tego programu wciąż wiele kwestii pozostawało niewyjaśnionych. Badacze doszli do wniosku, że potrzebna jest całościowa mapa Księżyca wykonana za pomocą różnorodnej aparatury telemetrycznej. Przedsmak fascynujących odkryć, które mogłyby przynieść takie badania powierzchni na skalę globalną, dały na początku lat dziewięćdziesiątych dwa przeloty sondy Galileo przez układ ZiemiaKsiężyc w jej drodze ku Jowiszowi. Na południowej półkuli po stronie niewidocznej na dnie największej księżycowej niecki, basenu Biegun PoludniowyAitken (SPA South PoleAitken), naukowcy znaleźli niespodziewanie oznaki skal bogatych w żelazo. Galileo wykonał także mapy niektórych mórz przy użyciu specjalnych filtrów umożliwiających ustalenie składu chemicznego powierzchni; okazało się, że da się wykorzystać satelitarne dane telemetryczne do określenia kolejności przepływów lawy tworzącej dna mórz.
w 1994 ROKU Departament Obrony USA wystrzelił sondę Clementine, która miała za zadanie po wejściu na biegunową orbitę okołoksiężycową przetestować czujniki przeznaczone dla amerykańskiego systemu obrony przeciwrakietowej. Krążąc wokół Księżyca przez 71 dni, Clementine wykonała kompletną mapę jego powierzchni w 11 długościach fali w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni. Sonda wyposażona była również w dalmierz laserowy, dzięki któremu po raz pierwszy udało się sporządzić topograficzną mapę całego Księżyca. Ponadto radiolokacja orbity sondy dostarczyła informacji o polu grawitacyjnym Księżyca i w wyniku zaimprowizowanego eksperymentu radarowego wysnuto frapujące przypuszczenie, że w wiecznie zacienionych kraterach w pobliżu bieguna południowego występuje lód wodny. Po zakończeniu misji Clementine w 1998 roku NASA umieściła na biegunowej orbicie księżycowej Lunar Prospector, sondę z serii Discovery która wykonała mapę składu chemicznego powierzchni Księżyca za pomocą spektroskopii neutronowej i promieniowania gamma, potwierdzając występowanie lodu w pobliżu bieguna południowego i znajdując dodatkowo jego pokłady na biegunie północnym.
Spektrometr cząstek alfa zmierzył emisję gazu z wnętrza Księżyca, magnetometr zaś pozwolił opracować mapę lokalnych anomalii magnetycznych na jego powierzchni. Dzięki radiolokacji orbity sondy Lunar Prospector pogłębiła się nasza wiedza o strukturze pola grawitacyjnego Księżyca. Kresem misji było zaplanowane rozbicie sondy o powierzchnię Księżyca, które miało uwolnić parę wodną zawartą w gruncie. Naziemne i kosmiczne teleskopy nakierowane na miejsce zderzenia po to, by zaobserwować delikatny obłok pary, niczego jednak nie wykazały. Umieszczając odkrycia Apollo w globalnej perspektywie, pomiary wykonane przez Clementine i Lunar Prospector skłoniły naukowców do zrewidowania poglądów na temat Księżyca i jego historii. Na przykład na terenie Oceanu Burz, olbrzymiej depresji w zachodniej części strony widocznej, astronauci z Apollo 12 i Apollo 14 znaleźli nietypowe skały bazaltowe, zawierające duże ilości pierwiastków śladowych, określanych łącznie akronimem KREEP (K oznacza potas, REE rareearth elements pierwiastki ziem rzadkich, a P fosfor).