月球以椭圆轨道绕地球公转，被称为月球的公转。它与地球的平均距离约为38万千米，这一距离大约相当于地球直径的30倍。换句话说，月球围绕地球运行的轨道周长大约为240万千米。月球在这样长的轨道上以平均每秒约1.02千米的速度运行，运行一周需要约27.32天，这一时间在天文学上被称为恒星月。月球围绕地球公转有三个显著特点：（1）月球围绕地球所走的椭圆在轨道平面里不是固定的。这个椭圆绕着地球沿正方向运动，长轴3232天转一周。（2）月球绕地球运行的轨道（即白道）不在地球绕太阳运行的黄道平面里，因此不是每逢新月就有日食，每逢满月就有月食。白道的平面和黄道的平面相交呈5度多的交角。这两个平面的交线叫交点线，这条交点线每隔18年224天沿相反方向在黄道上转动一周。（3）黄道和白道两平面的交角不是一成不变的，它们在变化，平均值为5度8分48秒，常在极小值5度0分1秒和极大值5度17分35秒之间摆动，周期为173天。

月球自转周期与公转周期相同，且方向都是自西向东，因此人们在地球上永远只能看到月球的一面，称为月球正面。另外半个球总是背向地球，即月球背面。但由于月球的天平动，人们从地球上实际可以观测到59%的月球表面。同时，由于地球自转，人们每天可以看到月球的“东升西落”，不过月球每天升起的时间都比前一天平均推迟50分钟。这是因为在地球上某一点某一时刻看到月球升起后，当地球自转一周时，月球已经向东运行了约13度，地球需再自转约13度，即约50分钟后才能看到月球。此外，由于地月几何关系的原因，在地球上观看月球起落的时间也会受影响。潮汐作用影响月球运动的因素有很多，其中潮汐作用是重要的因素之一。由于地月间距离相对较近，这种潮汐作用更为明显。太阳系天体中，月球对地球的潮汐作用约为太阳对地球潮汐作用的2.2倍，并远远大于其他天体对地球的潮汐作用。