月球以圓形軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黃道面，而且空間位置不斷變化。周期27.32日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐漸與地球離去。

月球在繞地球公轉的同時進行自轉，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱“同步自轉”，或“潮汐鎖定”，幾乎是太陽系衛星世界的普遍規律。一般認為是衛星對行星長期潮汐作用的結果。

月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉軌道平面）保持著5.145396°的夾角，而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球并非完全球形，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進動（即與黃道的交點在順時針轉動），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對于地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜于黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45°+5.15°）至18.30°（即23.45°-5.15°）之間變化。

從地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，這是因為月球像天平那樣擺動。地球上的觀測者會覺得：在月球繞地球運行一周的時間里，月球在南北方向來回擺動，即在維度的方向像天平般的擺動，這被稱為“緯天平動”，擺動的角度范圍約6°57′；月球在東西方向上，即經度方向上來回擺動的現象，被稱為“經天平動”，擺動角度達到7°54′。