月面學是專門研究月球表面及物理特徵的學科。從歷史上看，最主要涉及對月球月海、環形山、山脈及其他各種特徵的測繪和命名。早期太空時代通過軌道航天器已基本完成了正背面高解析度影象的拍攝。然而，月球上還有一些地區的影象（特別是在極區附近）及許多特徵（如隕坑深度）的精確位置仍不確定。今天，月面學是月球地質學的分支學科，它自身經常被簡稱為「月球科學」。「月面」一詞來自希臘月亮女神塞勒涅（Σελήνη）。
歷史
認為月球不是完美光滑的想法可以追溯到大約公元前450年， 當時德謨克利特相信月球上有「高大的山脈和空曠的山谷」。 然而，直到十五世紀末人們才開始認真研究月面。1603年威廉·吉爾伯特依據肉眼觀察繪製了首幅月球圖。當望遠鏡出現后，其他人很快跟上，最初的繪畫不是很精確，但隨著鏡片的改善，月圖質量很快得到提高。十八世紀初期，通過對月亮振動的測量，顯示有超過百分之五十的月球表面是可以被觀察到的。1750年，約翰·邁耶建立了首個可靠的月球座標系，使天文學家可以定位月球上的特徵。
對月球正式的系統性測繪起始於1779年，當時約翰·希羅尼穆斯·施羅特開始對月球特徵進行了細緻的觀察和測量。1834年約翰·海因里希·馮·馬德勒率先發表了月球大地圖，共有四張，並緊接著出版了一本標題為《通用月面學》的書。所有直接的觀察一直進行到1840年3月，當德雷伯使用一架5英吋反射望遠鏡，拍攝了第一張月球銀版相片時，攝影被引入到天文界。
20世紀為月球研究帶來了更多的進步。1959年，蘇聯的月球3號發回了首張月球背面的照片，讓全世界看到了一直以來我們這顆衛星無法看見的一面。1965年至1961年美國發射了系列遊擊兵飛船，拍攝了直接撞擊月表瞬間的照片。1966年和1968年間勘測者號飛船拍照並在月表軟著陸。蘇聯月球步行者的月球車1號和月球車2號穿行月球表面近50公里，獲取了詳細的月球表面照片。克萊門汀號飛船獲得第一張月球全球地形圖以及多光譜影象。所有這些任務發回的照片，解析度都越來越高。
繪圖和命名
已知最古老的月球繪畫發現于愛爾蘭米斯郡那奧思(Knowth)墓地的一段墓道中，該古墓碳14測定的年齡可追溯至公元前3330年至公元前2790年。列奧納多·達·芬奇大約在1500年創作並標註了少量的月球草圖。威廉·吉爾伯特在十六世紀末製作了一幅月圖，併爲其中十幾個表面特徵進行了命名，在他去世后才出版了一本名為《De Mondo Nostro Sublunari Philosophia Nova》的書。望遠鏡發明之後，托馬斯·哈里奧特（1609年）、伽利略·伽利萊（1609年）和克里斯多夫·沙伊納（Christopher Scheiner，1614年）都繪製了月球圖。
1645年，荷蘭天文學家米迦勒·弗洛倫特·范·朗倫是首位嘗試命名從望遠鏡中所看到的月亮特徵的人。他的作品被認為是首幅真實的月球圖，它描繪了各種月海、隕石坑及山峰和山脈。所做的命名很多都具有天主教修士的特色，如以當時天主教教皇的名字命名環形山，用天主教聖徒的名字命名月岬，以拉丁文的海和洋來命名月海，而小隕坑則分別以天文學家、數學家及過去和當時著名學者的名字來稱呼。
1647年，約翰·赫維留髮表了第一部月球地圖集-《月圖》，他摒棄了范·朗倫的命名，改而將地球上的地名應用於月圖上位置相對應的那些特徵，尤其使用了古羅馬和古希臘文明中的一些地名。赫維留的這部著作對當時歐洲天文學家產生了較大的影響並在過去的一個世紀中《月圖》一直被當作標準參考書。
月球現代的系統化命名法方案是由生活在意大利北部的耶穌會修士及學者喬瓦尼·巴蒂斯塔·里喬利所創造。他1651年發表《新天文學大成》是爲了給反宗教改革的天主教觀點作辯護。著重反駁伽利略和哥白尼主張的日心模型與完美的環繞軌道。該著作包含了一些當時已知的科學參考素材，並被該時期耶穌會教師普遍使用。然而，該著作唯一被保留下來的重要方面是現在所使用的里喬利月球命名體系。
《新天文學大成》中的月球插圖是由耶穌會的一名老師-弗朗切斯科·馬里亞·格里馬爾迪所繪製。命名是按照可見月球表面的八分圓劃分來設計，八個分割槽採用羅馬數字格式從「I」到「VIII」編號。I區構成西北部，然後，後續區通過羅盤指向按順時針方向排列。因此，VI區位於南部幷包含了克拉維斯環形山和第谷環形山。
該命名方案由二部分組成，一部分用於廣袤的月陸和月海，另一部分用於隕石坑。里喬利使用了各種歷史影響人物和天氣狀況來命名月球地名。如危海、澄海和豐富海，也有雨海、雲海和冷海，這些名字都以拉丁文命名。
月海之間的陸地區被給予類似的名字，但與月海名相反。因此，就有了貧乏陸（Terra sterilitatis）、熱陸（Terra Caloris）、快活陸（Terra Vitae）。然而，這些高地的名字在現代地圖中已不再使用。請檢視完整的月球表面特徵列表#月陸。
很多月坑名主要基於當時他們在分割槽中所發的隕石坑，第I-III號區主要使用古希臘的名字，如柏拉圖、阿特拉斯、阿基米德。對中間的IV-VI號區則使用古羅馬帝國時期的名字，如尤利烏斯·凱撒、塔西佗和塔倫修斯。地圖下半部分放置了中世紀歐洲和阿拉伯地區的學者、作家及哲學家的名字。
最外側的第V-VII號區以及第VIII區專門使用與里喬利同時代的人物名。最後還包含以哥白尼、開普勒和伽利略命名的的特徵。作為對天主教會的一種姿態表現，他們都被「放逐」到遠離「古人」的地方。環酒海周邊的一些月坑按照聖·朗倫的傳統，被賦予了天主教聖徒的名字。然而，他們都是在某些方面與天文學有關人。後來的月圖中這些隕石坑名字中的「聖」字被去除掉了。
在《新天文學大成》發表后，里喬利的命名體系被廣泛接受，許多名稱被一直使用至今。該體系具有科學性和包容性，風格優雅，富有詩意。因而，吸引了各時期的思想家。遵循相同的方式，它也很容易新增新的名字。因此，最終取代了聖·朗倫和赫維留的命名。
後來的天文學家和月球製圖師通過月球其它的特徵名稱擴大了這一系統命名法。其中最著名的是約翰·希羅尼穆斯·施羅特。1791年他發表了一部高度詳細的月球地圖：《月球地形片斷》(selenotopografisches fragmenten)。施羅特對里喬利常用命名方案的採用，使它有效地成為月球命名的標準體系。1935年經國際天文學聯合會投票表決，正式確立曾賦予600個月球特徵名的里喬利月球命名方案的標準地位。
後來，該系統在上世紀60年代被國際天文學聯合會擴大和更新，但新名稱僅限於已故科學家的名字。在蘇聯太空船拍攝到月球背面的照片后，許多新發現的特徵被以蘇聯科學家和工程師的名字命名。所有後續的名字都已由國際天文學聯合會指定，雖然有些還屬於仍健在之人，如阿波羅計劃中的宇航員。
衛星隕石坑
月球表面
針對衛星坑的命名法系統最初是由約翰·海因里希·馮·馬德勒設計，通過標註字母的方式來識別某一主隕石坑所環繞的衛星坑。大部分附屬坑通常都比所關聯的主坑小，但也有例外。衛星坑可用字母"A"到"Z"來指定，但省略了"I"。（由於較大的主坑絕大多數都以男性名字命名，因此，主坑也被稱為「父名」坑）。
衛星坑的字母分配原本有些隨意，字母的指定通常是按意義而不是由隕坑所處位置決定。這主要是當時選取的順序往往取決於從望遠鏡中所看到的衛星坑的先後順序。實際也就是用望遠鏡觀察時，太陽在月球上所照射的角度決定的，而這一角度軌跡（被照亮的地方）在月球一天中是變化的。因此，可能造成了字母被隨機指定的印象。
很多情況下，衛星坑可能會更靠近某一非關聯的主坑。為確認父名坑，馬德勒在接近所關聯主坑的衛星坑中心點旁放置了一個識別符，這樣的好處是不僅標出了關聯關係，還更簡化了它們在地圖上的名字。
隨著時間的推移，由於眾多觀月者的參與，很多衛星坑的名稱和關聯關係產生混亂或重名。1919年對月球特徵的命名改由國際天文學聯合會（IAU）統一負責。該委員會正式通過了使用大寫羅馬字母來確定隕石坑和山谷的國際公約。
1966年當月球背面的地圖面世后，尤恩·阿代爾·惠特克提出了一種依據與主坑位置角度關係來分配衛星坑字母的命名法。如某一衛星坑位於主坑的北面，則給予識別符號「Z」，然後將該主坑周圍360度地區像時鐘的24小時一樣分為24個部分，按順時針方向每個「小時」角分配一個字母，將1點處指定為「A」作為開頭（省略字母「I」和「O」，這樣就只有24個字母），如此，主坑正南面衛星坑分配到的字母就為「M」。
歷史上的月圖
以下列出的是歷史上著名的月圖和月圖集，按照按出版日期的先後順序排列。
* 米迦勒·弗洛倫特·范·朗倫，雕版圖，1645年
* 約翰·赫維留，月圖，1647年
* 喬瓦尼·巴蒂斯塔·里喬利和弗朗切斯科·馬里亞·格里馬爾迪，《新天文大成》，1651年
* 喬瓦尼·多美尼科·卡西尼，雕版圖，1679年（1787年轉載）
* 托比亞斯·邁耶（Tobias Mayer），雕版圖，1749年，1775年發表
* 約翰·希羅尼穆斯·施羅特，《月球地形片斷》，第1卷，1791年；第2卷，1791年
* 約翰·羅素（John Russell），雕版圖，1805年
* 威廉·戈特黑爾夫·羅爾曼《月球可見表面地貌圖》，萊比錫，1824年
* 威廉·比爾和約翰·海因里希·馮·馬德勒，《包含整個月球可見半球的月面圖》，柏林，1834年至1836年
* 埃德蒙·內維爾·尼森（Edmund Neville Neison），《月球》，倫敦，1876年
* 約翰·弗里德里希·朱利葉斯·施密特，《月球上的環形山圖》，柏林，1878年
* 托馬斯·格溫·埃爾格（Thomas Gwyn Elger），《月球》，倫敦，1895年
* 約翰·內波穆克·克里格，《月面輿圖》，1898年。另外兩卷是在他去世后，由維也納科學院在1912年出版
* 沃爾特·古達克（Walter Goodacre），《月球地圖》，倫敦，1910年
* 瑪莉·阿德拉·布萊格和卡爾·穆勒，《已命名的月面結構》，2卷，倫敦，1935年
* 菲利普·約翰·海因里希·福特，《我們的月球》， 不萊梅，1936年
* 休·珀西·威爾金斯，《300英吋月球圖》，1951年
* 傑拉德·柯伊伯 等，《月球攝影地圖》，芝加哥，1960年
* 尤恩·阿代爾·惠特克等，月球隕坑系統，1966年
* 埃夫雷莫夫（Yu I. Efremov）等，《月球地圖集》，莫斯科，1967年至1975年
* 美國宇航局，《月球地形正射影地圖》，1978年
* 安東寧·魯克，《月球輿圖》，2004年