月球空心说是一个认为月球是一个中空星球的理论。20世纪60年代有数位科学家基于月球的密度远低于地球，而提出这一理论。比如诺贝尔化学奖获者哈罗德·克莱顿·尤里博士曾指出月球密度低的主要原因在于月球内部结构中很大部分是空的；而卡尔·萨根认为天然卫星不可能是空的；故人们甚至怀疑月球是人造的。

令人惊异的是,从月球带回的岩石标本,经分析发现其中99%的年龄要比地球上90%年龄最大的岩石更加年长.阿姆斯特朗在“寂静海”降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁.其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁——它几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,地球上最古老的岩石是37亿岁.1973年,世界月球研讨会上曾测定一块年龄为53亿岁的月球岩石.更令人不解的是,这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域.根据这些证据,有些科学家提出,月球在地球形成之前很久很久便已在星际空间形成了。

月球的总质量就会比现在的计算结果大得多，相应的，其引力强度也要大一些，考虑到月表离月中心比地表距地中心要近得多，再加上它的总质量，引力会比我们想象的大许多。可是，没想到月球的引力只有地表引力的1/6，好像月球引力与其密度、质量无关一样

1972年5月13日，一颗较大的陨石撞击了月面，其能量相当于200吨TNT炸药爆炸后的威力。参与"阿波罗"计划的科学家给这颗陨石起名为"巨象"。"巨象"造成的巨大月震确实传到了月球的内部，如果月球是个实心球体，那么，这种震动应该反复几次。但是，事实再一次让科学家失望了，"巨象"引起的震动传入月球内部以后，就如同泥牛入海，全无消息。发生这种情况，只有一种可能：震动的纵波，在传入月球内部后，被巨大的空间给"吃"掉了。

在阿波罗探险过程中，废弃的火箭第三节推进器会轰地一下撞在月球表面。据美国航空航天局的文件记载，设置在72公里外的月震仪测得月球表面的震动，这个振动持续超过15分钟，就像用锤子用力敲击大钟一样，振动持续很长时间才慢慢消失。

举个例子，当人们用力敲击一个空心铁球时，它会发出嗡嗡而持续的振动，而敲击实心铁球的时候，只会听到短暂的振动。这个持续振动的现象让科学家开始设想月球是否是空心的。

另外，一个实心的物体遭受撞击时，可以测出两种波，一种是纵波，一种是表面波，而空心的物体只能测到表面波。纵波是一种穿透波，可以穿透物体，由表面的一边经过物体中心传导到另一边。表面波如同它的名字一样，只能在极浅的表面传递。但是，放置在月球上的月震仪，经过长时间的记录，都没有记录到纵波，全部都是表面波。根据这个现象，科学家非常惊讶地发现：月球是空心的!