月球自转周期是27.32166日，正好是一个恒星月。月球公转时，在离心力的作用下重心外偏，但在地球的引力作用下重心又向内偏。月球就在这两种力的作用下完成绕自己的轴心自转的。月球实际上是绕自己的轴相对地球旋转。因此无论是用地球作参照物还是用恒星作参照物，月球都是相对地球自转的。
月球在绕地球公转的同时进行自转，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象，它使得我们得以看到59%的月面。主要两个原因：一是在椭圆轨道的不同部分，自转速度与公转角速度不匹配。二是白道与赤道的交角。
月球的自转，只是站在以月心为参照系的角度去看，它本质上就是月球对地心公转的相对运动。而且在此参照系下，地心是静止不动的，也就没有什么对月公转了。所以，所谓的月球自转（对月心参照系），和月球公转（对地心参照系），本质是一个运动在不同参照系的名称。
月球，古称太阴、玄兔、婵娟、玉盘，是地球的卫星，也是太阳系中体积第五大的卫星。其平均半径约为1737.10千米，相当于地球半径的0.273倍。与地球的平均距离约38.44万千米，大约是地球直径的30倍。月球的表面布满了由小天体撞击形成的撞击坑。由于地球的反作用力，使月球每一年远离地球大约3.8厘米，月球正在逐渐与地球离去。
