Ay, Dünya'nın tek doğal uydusudur. Güneş Sistemi içinde beşinci büyük doğal uydudur. Dünya ile Ay arasında ortalama merkezden merkeze uzaklık 384.403 km, yani Dünya'nın çapının yaklaşık otuz katı kadardır. Ay'ın çapı 3.474 km'dir, bu da Dünya çapının dörtte birinden biraz fazladır. Dolayısıyla Ay'ın hacmi Dünya'nın hacminin %2'sidir. Kütlesi Dünya kütlesinden 81,3 kat daha düşüktür. Yüzeyinde kütleçekim etkisi yer çekiminin yaklaşık %17'sidir. Ay, Dünya'nın yörüngesinde bir turunu 27 gün 7 saatte tamamlar. Dünya, Ay ve Güneş geometrisinde görülen periyodik değişimler sonucunda her 29,5 günde tekrar eden Ay'ın evreleri oluşur.
Ay, insanların üzerine iniş yaparak yürüdükleri tek gökcismidir. Yerçekiminden kurtulup uzaya çıkan ve Ay'ın yakınından geçen ilk yapay nesne Sovyetler Birliği'nin Luna 1 uydusudur. Ay yüzeyine çarpan ilk insan yapısı nesne Luna 2 uydusudur. Normalde görünmeyen Ay'ın öteki yüzünün ilk fotoğraflarını ise Luna 3 uydusu çekmiştir. Bu üç uydu da 1959 yılında uzaya fırlatılmıştır. Ay yüzeyine ilk yumuşak iniş yapabilen uzay aracı Luna 9 ve Ay yörüngesine giren ilk insansız uzay aracı da Luna 10'dur. Bu iki uydu da 1966'da uzaya fırlatılmıştır. ABD'nin Apollo programı 1969 ve 1972 yılları arasında altı başarılı inişle, günümüze kadar insanlı görevleri başaran tek uzay programıdır. Ay'ın doğrudan insanlar tarafından incelenmesine Apollo programının bitişiyle son verilmiştir.