В конце 1959 года Сергей Павлович Королев предложил проект выполнения мягкой посадки на поверхность Луны. В рамках данного направления работы в ОКБ-1 началась работа по созданию новых ракет-носителей и автоматических межпланетных станций типа Е-6, которые должны были произвести посадку на спутник Земли. Несмотря на то, что в ходе реализации программы 3 станции из 11 сумели достичь поверхности Луны, полного успеха достичь не удалось, так как ни один из аппаратов не сумел осуществить мягкой посадки. В силу этого проект был передан по инициативе Королева из ОКБ-1 в КБ имени Лавочкина. Благодаря опыту, полученному конструкторами и инженерами ОКБ-1, в КБ имени Лавочкина при разработке новой станции «Луна-9» был внесен ряд изменений, которые позволили улучшить систему спуска аппарата.

Запуск станции «Луна-9» был осуществлен 31 января 1966 года. Стартовав с космодрома «Байконур», ракета-носитель «Молния» успешно вывела станцию на заданную траекторию. Полет АМС к Луне прошел без происшествий, и 3 февраля 1966 года «Луна-9» успешно осуществила первую в истории освоения космоса мягкую посадку на поверхность Луны. После этого АМС развернулась в рабочее положение и провела 7 сеансов связи с Землей, во время которых передала 3 панорамы лунной поверхности. Полученные изображения позволили советским ученым расширить знания о лунном грунте. Помимо того, было установлено отсутствие заметного магнитного поля Луны, замерена интенсивность радиации, а также получены иные важные данные о поверхности спутника.

Полет АМС «Луна-9» стал важным шагом в развитии советской космонавтики. Благодаря отработке мягкой посадки на поверхность Луны и получения данных с ее поверхности появилась возможность доставки на спутник Земли более сложных технических изделий, в том числе самоходного аппарата «Луноход-1».