Avec l'arrêt du programme Apollo l'exploration spatiale se détourne de la Lune pour se porter vers des planètes plus lointaines associées à des enjeux scientifiques plus importants.
À la fin des années 1990 les sondes américaines Clementine et Lunar Prospector détectent la présence d'hydrogène au-dessus des cratères plongés en permanence dans l'obscurité ce qui pourrait indiquer la présence d' eau sur la Lune mais des expériences et observations menées par la suite ne confirment pas cette hypothèse.
La sonde européenne Smart-1 s'insère en orbite autour de la Lune avec succès le 16 novembre 2004, Il s'agit surtout d'un démonstrateur technologique qui prouve que la propulsion électrique peut être utilisée sur des sondes spatiales.
En 2004 le président Bush décide de relancer les vols habités vers les autres astres en donnant le coup d'envoi au programme Constellation. Celui-ci prévoit le retour d'astronautes sur notre satellite à l'horizon 2018/2020 pour un budget évalué à 104 milliards de dollars.
Pour préparer ces missions une série de sondes regroupées au sein du programme Lunar Precursor Robotic (2009-) ou faisant partie du programme Discovery ont été lancées ou doivent l'être dans les années qui viennent. LCROSS (2009) doit respectivement rechercher la trace de présence d'eau dans les zones plongées en permanence dans l'obscurité près des pôles 3.LRO (2009) a également cette mission mais remplit également des objectifs de cartographie, mise au point de système géodésique, ...4 GRAIL (2011) doit dresser une carte détaillée du champ de gravité lunaire pour déterminer la structure interne de la Lune et optimiser la trajectoire des engins spatiaux5. LADEE (2011) doit étudier l'atmosphère lunaire avant que les activités humaines ne la modifient trop 6.