31 января 1966 года стартовала станция "Луна-9" (Е-6М ╧ 202). 3 февраля впервые осуществила мягкую посадку на поверхность Луны в Заливе Прилунения Океана Бурь западнее кратеров Рейнер и Марий. Мягко прилунившаяся станция (масса 100 кг) передала на Землю фототелевизионные изображения лунной поверхности и различную телеметрическую информацию. Так впервые были получены круговые панорамные снимки лунного ландшафта, позволявшие различать предметы размером 1-2 мм в непосредственной близости от станции. На борту этой станции на Луну был доставлен вымпел с изображением Государственного герба СССР и надписью "Союз Советских Социалистических республик. Январь 1966 г.". Со станцией были проведены 7 сеансов связи общей продолжительностью более 8 часов.
По этому поводу генерал Николай Каманин отметил в своем дневнике:
"31 января 1966 года в 14:31:17 запущена "Луна-9". В процессе отработки станции серии "Луна" учитывались неисправности и отказы, имевшие место в предыдущих полетах, и объект непрерывно совершенствовался. Основные характеристики АМС "Луна-9" по данным справки, подготовленной Гагариным и Комаровым, таковы:
1. Общий вес - 1602 килограмма (после отделения от последней ступени ракеты).
2. Параметры корректирующей ТДУ (КТДУ): тяга - 4500 килограммов; масса топлива для коррекции траектории и торможения - 847 килограммов; время работы при коррекции траектории - 6 секунд, при торможении - 45 секунд.
3. Масса объекта перед посадкой - 430 килограммов.
4. Масса станции без КТДУ и баллонов-амортизаторов - 79,5 килограмма.
5. Обеспечиваемый телевизионной аппаратурой минимальный различимый размер предметов на местности на расстоянии 2 метра - 15-20 миллиметров.
6. Время существования станции на поверхности Луны - до 5 суток (один час телепередач в сутки).
Прилунение станции произошло 3 февраля 1966 года в 21:45:30 по московскому времени, через 4 минуты 10 секунд раскрылись телеантенны и 3 из 4-х ленточных радиоантенн. Связь со станцией была устойчивая, в 4:50 4 февраля по команде с Земли "Луна-9" начала обзор лунного ландшафта и передачу изображения на Землю. Снимки получились отличные. Поверхность Луны шероховатая, но твердая, нет признаков пыли, видны отдельные камни размером 15-20 сантиметров. Поверхность имеет много мелких углублений и бугорков. Видны отдельные углубления, поперечные размеры которых составляют несколько метров. Ввиду отсутствия у Луны атмосферы небо на снимках совершенно черное. Отсутствие рассеянного света дает очень контрастные тени".
Много позже известный советский ракетчик Рефат Аппазов писал:
"Это событие произошло ровно через 20 дней после смерти Сергея Павловича (Королева - С.Ч.) - 3 февраля 1969 года. Лунный космический аппарат "Луна-9" мягко сел на поверхность Луны в районе Океана Бурь и передал непосредственно с места посадки первые панорамные съемки ее ландшафта. К этому моменту имя Королева после его смерти уже было рассекречено и облетело весь мир. Учитывая это обстоятельство, а также огромный вклад, внесенный Королевым в последнее достижение, президент Академии Наук М.В.Келдыш, руководитель предприятия, в котором был изготовлен данный экземпляр космического аппарата, Г.Н.Бабакин, заместитель Королева Б.Е.Черток через председателя Государственной комиссии по испытаниям "Лунников" Г.А.Тюлина обратились в Центральный Комитет партии с предложением посвятить этот полет памяти Главного конструктора академика Королева. Из сообщения ТАСС об успешном завершении полета Лунного космического аппарата за номером 9 люди узнали о другом: оказывается, коллективы всех предприятий, участвовавших в создании, осуществлении запуска и управлении этим аппаратом, посвятили свое достижение открывающемуся в марте 1966 года XXIII съезду КПСС. Я могу дать клятвенное заверение в том, что коллектив нашего предприятия, в котором до последнего дня жизни работал Сергей Павлович Королев, такого решения не принимал и с подобным предложением не обращался. Абсурдная ситуация? Безусловно. Но такова была воля "руководящей и направляющей силы советского общества".
Не прошло и года, как успех "Луны-9" повторила станция "Луна-13" (Е-6М ╧ 205). 24 декабря 1966 года она совершила вторую успешную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь в точке с координатами 62 градуса 3 минуты западной долготы и 18 градусов 52 минуты северной широты. Было получено пять панорам окружающей местности при различной освещенности Солнцем, измерена плотность грунта, интенсивность излучения заряженных частиц.
Лунные рейсы станций "Луна-9" и "Луна-13" стали настоящим триумфом советских науки и техники. Правда, и тут не обошлось без негатива. Известный ученый Рефат Аппазов в книге "Следы в памяти и в сердце" вспоминал: