Teplota tesne pod povrchom dosahuje 240 K a smerom do stredu sa zväčšuje. Predpokladáme, že v hĺbke 1000 km sa približuje k 1000 K. Teplota na povrchu mesiaca sa veľmi mení, pretože tu chýba atmosféra. Na poludnie dosahuje 110 °C, pri západe Slnka klesá na 0 °C. Cez noc sa povrch ďalej ochladzuje a krátko pre východom Slnka by sme na ňom namerali –180 °C. Zo štruktúry hornín mesačného povrchu vyplýva, že Mesiac vznikol asi pre 4,6 miliardy rokov. Teda v čase, keď sa formovali aj ostatné planéty a celá slnečná sústava. Vzhľadom na veľkosť Mesiaca je veľmi pravdepodobné, že sa utváral z protomraku spolu so Zemou ako dvojitá planéta. Zo stáročných meraní polohy Mesiaca voči hviezdam poznáme jeho obežnú dobu okolo Zeme s presnosťou na 12 platných číslic. Nazývame ju siderickým mesiacom, ktorého dĺžka je 27 d 07 h 43 min 11,57 s. Rotačná perióda Mesiaca sa líši od dĺžky siderického mesiaca menej než 0,1 s. Mesiac sa teda za jeden obeh okolo Zeme otočí práve raz okolo svojej osi. O takejto rotácii hovoríme, že je viazaná. Výsledným efektom viazanej rotácie je, že Mesiac je k nám privrátený stále iba jednou stranou. Viazaná rotácia Mesiaca vznikla slapovým pôsobením Zeme na mesačné teleso. Amplitúda slapových zmien v pevnom povrchu Mesiaca dosahuje 1 až 2 m. Rotačná os Mesiaca je sklonená k rovine jeho obežnej dráhy 83°20’.