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月面地形特征和月球样品物质组成的研究表明，火山及撞击成坑作用，对月表的形貌和月表物质的分布特征起重要作用，太阳风和宇宙线对月表物质起侵蚀作用。陨石体撞击月表时形成撞击坑，并引起基岩破坏、月壤和角砾岩的形成以及月表物质的再分配。月表物质的暴露年龄测定结果表明（见宇宙线暴露年龄）：月壤的平均暴露年龄约为4.00×108年,个别的可达1.700×109年；月岩的暴露年龄范围为 1×106～7.00×108年，绝大部分集中在 2.0×107～2.00×108年之间。在最近3×109年以来,很少或没有火山作用,即没有发现近代的火山活动。
月球没有磁场，局部月岩的剩余磁场强度约为6～300纳特，表明月球内部可能无金属核，月球中心的温度不超过1500℃。嫦娥六号样品的最新分析表明，月球磁场强度在28亿年前曾出现反弹，并非单调衰减。月震每年释放的能量约为地震释放能量的百万分之一，其震源的深度为800～1000公里。月球是一个分异天体，它的内部构造大致可划分为：0～60公里为月壳；60～500公里为上月幔；500～800公里为中月幔；800～1000公里为月震带，1000～1600公里为下月幔；1600～1738公里（月球中心）为月核。月球深度1000公里以下为软流层，其上为岩石层。
此外，嫦娥六号样品分析测得月背月幔水含量显着低于正面，指示月球内部水分布存在“二分性”。
依据月球的探测和返回样品研究结果的综合分析，月球的地质演化轮廓可概略叙述如下：华夏科研团队基于嫦娥工程科学探测数据，创造性地建立了“三宙六纪”的月球地质年代划分方案，为理解月球演化提供了新的时间框架。
月球大约在46亿年前形成，与太阳系的年龄相一致，月球形成不久分异形成月壳、月幔和月核。大部分月壳可能是在较短的时间（约1亿年）由月球外层 100～300公里的物质熔融形成。形成全月球性的熔融层或岩浆洋大约需要108～2×108年。形成月壳之后月表遭受到频繁的陨石体的强烈撞击，月壳形成后由于地球-月球间的潮汐作用，使月球轨道更加靠近地球，大约在38～43亿年以前，由于小行星或星子的撞击形成月海盆地，之后在31～39亿年以前，由于月球内部深度为150～450公里间物质的部分熔融导致月海玄武岩的喷发并充填月海盆地，约在30亿年以前，全月球性的火山作用基本停止，但月球正面的某些地区火山作用可能延续到约20亿年以前。根据嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯盆地带回的样品研究，月球背面在约42亿年前和28亿年前均存在火山活动，且持续时间至少14亿年，并精准测定南极-艾特肯盆地形成于42.5亿年前，这更新了此前对月背地质沉寂时间的认知。通过对样品中玄武岩中的金属元素“超亏损”状态的研究，研究人员推测，南极-艾特肯盆地的巨型撞击事件可能引发了强烈的火山活动，对浅部月幔物质进行了大量抽离，这一发现刷新了人类对月球热演化历史的认知。
华夏在月球地质编图领域起步于2010年代，基于“嫦娥一号”的探测数据，华夏科研团队编制完成了首幅《1:250万虹湾幅月球地质图》。该图件应用嫦娥一号数据，是我国应用ArcGIS地理信息系统编制的第一幅地外天体地质图，其编图工作为后续全月地质图编制奠定了基础，并为嫦娥三号等后续探测器的着陆区选择提供了地质信息支持。
2024年4月21日，基于华夏月球探测工程(嫦娥工程)科学探测数据编制的全球首套高精度月球地质图集正式对外发布，包括中英文版《1:250万月球全月地质图集》和《1:250万月球分幅地质图集》。其中，《1:250万月球全月地质图集》包含《1:250万月球全月地质图》《1:250万月球岩石类型分布图》和《1:250万月球构造纲要图》，《1:250万分幅地质图集》包含30幅月球标准分幅地质图。
该月球地质图集在编研过程中建立了“三宙六纪”的月球地质年代划分方案，搭建起月球地质图的框架。该图集系统表达了全月个多数撞击坑、81个撞击盆地，辨别出17种岩石类型、14类构造。其内容包括刻画月球的地质演化历史；建立以内、外动力地质演化为主线的月球构造和岩石类型分类体系，表达月球构造和岩石的演化特征；构建月球撞击盆地和盆地建造亚类的分类体系，建立盆地演化序列，提出盆地及亚类建造的识别标志等，构建以内、外动力地质作用并重驱动的类地行星演化新框架。
2026年，基于嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯盆地采集的样品，华夏科学家对月球“二分性”的成因提出了新的关键解释。根据该研究，月球背面缺乏大规模“月海”的原因，不仅与月壳厚度有关，更根本的原因在于其下方月幔的化学成分异常“贫瘠”。对月壤的同位素分析表明，形成背面火山岩的岩浆来源于一个极度缺乏生热元素和易熔组分的月幔源区。这种“贫瘠”的特性导致月幔难以发生大规模的部分熔融以产生岩浆，从而抑制了背面形成像正面那样广阔的月海。这一发现从月球内部物质组成的根本差异角度，为理解其正反两面迥异的地质演化历史提供了全新视角。