Składała się z dwóch głównych elementów: lądownika zdalnie sterowanego ośmiokołowego pojazdu Łunochod 1.
Sonda zawierała eksperymenty badawcze zaprojektowane i wykonane przez Wydział Teoretycznej i Stosowanej Fizyki Kosmicznej, przynależący do Instytutu Fizyki Jądrowej im. Skobielcyna Uniwersytetu Moskiewskiego .
Przebieg misji Start i lot do Księżyca 10 listopada 1970 rakieta typu Proton wyniosła sondę na orbitę okołoziemską. Po wykonaniu kilku okrążeń Ziemi, sonda weszła na trajektorię prowadzącą w kierunku Księżyca. Lot przebiegł zgodnie z planem. Wejście lądownika na orbitę okołoksiężycową nastąpiło 15 listopada. Początkowa orbita sondy była kołowa, o wysokości 85 km. Statek pozostał na niej przez następne dwa dni, a po skontrolowaniu urządzeń pokładowych rozpoczęto fazę systematycznego obniżania orbity. Przed ostatnią fazą lądowania próbnik znajdował się na eliptycznej orbicie z najwyższym punktem na wysokości 85 km, a najniższym na wysokości 19 km od powierzchni.