7 января 1998 года NASA запустило автоматическую межпланетную станцию Lunar Prospector в успешное 19-месячное путешествие в рамках своей программы Discovery. Цель миссии стоимостью 63 миллиона долларов состояла в том, чтобы облететь Луну на высоте 62 мили (около 100 км) по орбите, пересекающей её полюса. Предыдущие миссии совершали облет спутника Земли по узким экваториальным орбитам, из-за чего только 25 процентов лунной поверхности были обследованы и нанесены на карту.
Перед полетом Lunar Prospector последняя миссия на Луну была осуществлена в декабре 1972 года станцией Apollo-17. Программа Советского Союза по запуску орбитального аппарата к Луне завершилась в 1976 году. Космический аппарат Galileo, который был отправлен к Юпитеру в 1991 году, по пути провел несколько наблюдений за Луной, но в предыдущие годы исследования Луны были в значительной степени прекращены в пользу других проектов. Вместо этого внимание было сосредоточено на исследовательских станциях, предназначенных для полетов к дальним планетам. В январе 1990 года Япония отправила к Луне свой орбитальный аппарат Hiten.
Lunar Prospector облетел вокруг Луны и с помощью нейтронного спектрометра, являвшегося одним из его пяти исследовательских инструментов, обнаружил следы замерзшей воды в кратерах. Спектрометр был разработан для обнаружения нейтронов, покидающих лунную поверхность в результате бомбардировки её космическими лучами. Основываясь на этих данных, ученые смогли оценить, что на поверхности Луны может находиться около 800 миллиардов галлонов (около 3 млрд кубометров) льда.
Другими инструментами, находившимися на борту станции, были альфа-спектрометр, гамма-спектрометр, магнитометр, электронный рефлектометр. Гамма-спектрометр был разработан для регистрации гамма-лучей. Альфа-спектрометр был разработан для обнаружения выделения газов, которые, как полагают, являются результатом низкоуровневых вулканических и тектонических сдвигов на Луне. Через несколько месяцев работы он оказался поврежден, но записанные им данные позже были восстановлены. Также посредством станции был проведен доплеровский гравитационный эксперимент.
Миссия завершилась 31 июля 1999 года после падения станции на Луну и обнаружения на ней присутствия водорода.