月球的主要運動是公轉和自轉。月球和地球組成雙天體的地月系。月球的公轉是繞地月系的質心的運動。根據不同的基點共有朔望月、恒星月、交點月、近點月和分點月共五種公轉週期。月球的自轉週期和月球的公轉週期相等，所以月球總以相同的半球朝向地球。月球自轉和公轉的同步是潮汐作用的演化後果。
月球繞地月系質心沿橢圓軌道運動的同時，也隨同地球繞太陽公轉。在地球和太陽的引力作用下，還受大行星的攝動影響，形成十分複雜的軌道運動，在天球上也呈現出出多變的視軌跡，中國古代特稱之為“月躔”。月球最主要的軌道變化為偏心率變化、軌道傾角變化、拱線運動、交點西移以及中心差。
①偏心率變化。月球軌道偏心率在1/15～1/23之間變化，平均值是0.054 9。
②軌道傾角變化。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的傾角在4°57′～5°19′之間變化，平均值是5°09′。
③拱線運動。軌道近地點和遠地點的連線稱為拱線，即橢圓軌道的長軸。月球的拱線沿公轉方向移動，每8.85年運行一周。
④交點西移。白道和黃道的交點向西運行，每18.6年移動一周。
⑤中心差。月球的橢圓軌道運動與圓軌道運動比較，時而超前，時而落後，周期27.554 55日。
月球赤道面和軌道面之間6°41′傾角的存在，以及月球自轉速度的不均勻性致使月球擺動，因此地球上的觀測者得以看到月球表面的59％。月球的這種擺動天象稱為天平動。