Главной целью экспедиции было достичь поверхности Луны. Точнее, доставить на него вымпел с гербом СССР.
Аппарат имел форму герметичной сферы диаметром 2,4 метра. Внутри находился магнитометр, счетчик Гейгера-Мюллера, счетчик сцинтилляций, детектор микрометеоритов. На одной полусфере было закреплено 5 антенн. Аппарат имел и другое название - "Мечта".
Однако, мечте ученых не суждено было осуществиться. В расчеты закралась ошибка, поэтому Луна-1 пролетела на расстоянии 6000 км от небесного тела и вышла на гелиоцентрическую орбиту.
И назвать миссию провалом тоже нельзя. Экспедиция имела частичный успех, ведь аппарат впервые в истории достиг 2 космической скорости (а это 11 км в секунду) и стал первым искусственным спутником солнца.
Кроме того, впервые было зарегистрировано внешний радиационный пояс Земли, осуществлены прямые измерения параметров солнечного ветра и установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля. Полет был боле чем продуктивным.
Ученые провели еще один довольно интересный эксперимент по созданию искусственной кометы. На следующий день после запуска на расстоянии 119500 км от Земли, станция выпустила облако паров натрия. Рассеиваясь в вакууме, облако в течение нескольких минут светилась оранжевым светом. За Луной-1 можно было наблюдать с Земли с помощью обычных телескопов.