A holdra a szovjetek indítottak először űreszközt, méghozzá a Luna–1 szondát Bajkonurból 1959. január 2-án. A terv a 20. század közepének tudományos és technológiai fejlettségéhez mérten több volt, mint ambiciózus: becsapódni a Hold felszínébe egy szondával, amely a zuhanás közben tudományos mérések kavalkádját végzi (volt rajta Geiger-mérő, magnetométer, mikrometeorit-detektor), és a mérések eredményét még a megsemmisülés előtt visszajuttatja a földre. Mellesleg pedig – az űrverseny másodlagos (vagy inkább elsődleges) céljaihoz illeszkedve – a szovjet világrend felsőbbrendűségét bizonyítandó az ország címerét is otthagyja a holdon.
Nem mondhatjuk, hogy ebből nem lett semmi. Bár az egyik, rossz időzítéssel begyújtott rakétafokozat miatt nem sikerült a Luna–1-et szállító űrhajónak eltalálni a Holdat, viszont ezáltal a Luna–1 lett az első ember alkotta eszköz, amely kijutott a Föld közvetlen közeléből és heliocentrikus (Nap-központú) pályára állt. Eközben a világon először tudta közvetlenül is megfigyelni a napszelet (a napból kiinduló töltött részecskék áramlását), megmérte – és nem találta – a Hold addig feltételezett mágneses terét, és általában először végzett méréseket a Földtől távoli, úgynevezett külső űrben.
Ugyanakkor a szovjet űrkutatók mégsem tudták teljes sikernek eladni a Luna–1 misszióját, hiszen mégiscsak mellélőttek a Holdnak, márpedig – már csak elnevezése okán is – ez lett volna az elsődleges cél. Ezért minden bizodalmukat a Luna-program következő tagjába, a Luna–2-be vetették. De ennek felbocsátása sem volt problémamentes. A fellövéskor ugyanis nem tudták a teljes tolóerőt kicsikarni a rakétából, mivel hiba csúszott a gyújtási folyamatba. Így leállították a műveletet, kicserélték a rakétát, és így háromnapos csúszással, 1959. szeptember 12-én tudott elindulni a Hold irányába.
Ahogyan elődje, ez is közvetlen pályán közelítette meg a holdat, és végre sikerrel járt. Mintegy 36 órás repülés után szeptember 13-án magyar idő szerint valamivel este tíz óra után becsapódott a Hold felszínébe, méghozzá a látható korong közepétől mintegy nyolcszáz kilométer távolságban. A holdat érés helyszíne a Mare Imbrium (az „Esők tengere”) nevű síkság volt, közel az Aristides-, az Archimedes- és az Autolycus-kráterekhez.
Maga a Luna–2 szonda szinte a Luna–1 ikertestvére volt, hasonló felépítéssel és vizsgálóeszközökkel. Hajtóművek ezen sem voltak, így önmagában nem tudott manőverezni. Gömb alakú testéből csak a földi rádiókapcsolatot biztosító antennák, illetve a detektorok, mérőműszerek alkatrészei álltak ki. Amint a szonda levált a hordozórakétáról, elkezdett adni három párhuzamos rádióadóján keresztül. Ezeket a jeleket véve az űrközpont mérnökei pontosan meghatározhatták pályáját. Emellett a szonda párafelhőt is kibocsátott, amely idővel 650 kilométeres átmérőjűvé tágult, és így már a szovjet (és persze más nemzetek által üzemeltetett) távcsövek is észlelhették a földről. A hordozórakéta utolsó fokozata mintegy harminc perccel a Luna–2 után csapódott a Hold felszínébe.
A Luna–2, első ember alkotta, holdat elérő eszközként, megtette a tőle elvárható hatást – sokkot okozott az amerikaiak körében. Épp kezdték volna azt hinni, hogy bár a szovjeteknek nagyobb rakétáik vannak, nekik viszont jobbak az irányítórendszereik. Erre az oroszok sikeresen szondát küldenek a Holdra, miközben a NASA a Pioneer–4 szondájával mindössze 60 ezer kilométerre tudta megközelíteni kísérőbolygónkat. A Luna–2 becsapódása után két nappal Amerikába érkező Hruscsov igyekezett is kiélvezni e sokknak minden pillanatát. Eisenhower elnöknek ajándékozta a Luna–2 makettjét, illetve a rajta elhelyezett szovjet felségjelzéseket.
A szovjetek minden tőlük telhetőt megtettek, hogy „kéznyomuk” megmaradjon a holdon, így a Luna–2 fedélzetén két gömböt szállított, amelyek héját egybevágó ötszögek alkották afféle focilabdaként. Egy-egy ötszög alakú rozsdalmentes acél lemezre ráírták, hogy „CCCP 1959 január” (a Luna-program kezdetét jelezve). A tervek szerint a becsapódás pillanatában felrobbant volna a gömbök belsejében elhelyezett töltet, repeszekként a tér minden irányába repítve az acél lapkákat. Valószínűleg ehelyett az ütközés keltette pokoli hőtől elpárologtak. Ezeken kívül a hordozórakétában volt egy harmadik felségjelhordozó alkalmatosság, mégpedig egy folyadékkal telt tartály, amelybe alumínium csíkok merültek, rajtuk a szovjet címerrel, az ország és a fenti dátum megjelölésével. Nem tudjuk, hogy mindezekkel mi lett.
Az első sikeres holdszonda áttételesen az amerikaiakat is segítette, mert megértették, hogy a becsapódásos landolásokkal is értékes adatokhoz lehet jutni. Ez vezetett a vegyes sikerrel kivitelezett Ranger-programhoz, amelyek szondáit ugyancsak ütközéses pályán igyekeztek a Holdnak vezetni.
Az alábbi videón a Luna–2 szondáról szóló amerikai híradás látható.