Луноход-1 предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта.
Масса планетохода составила 756 кг (в том числе шасси 105 кг, включая массу ходовой части с приводами 88 кг).
Длина с полностью открытой солнечной батареей — 4,42 м, ширина в верхней части — 2,15 м, ширина по колёсам — 1,60 м, высота — 1,92 м. Колёсная формула 8×8, трансмиссия электрическая (герметичные электродвигатели постоянного тока) с индивидуальным приводом колёс. Диаметр колёс — 510 мм, ширина — 200 мм, колёсная база — 1705 мм, ширина колеи — 1600 мм, просвет — 380 мм[1]. Колёса выполнены из металлической сетки с титановыми лопатками.
Луноход имел две скорости движения, 0,8 и 2,0 км/ч, позволяющих двигаться вперёд и назад. Тормозная система — электродинамические замедлители и механические однодисковые тормоза с электромагнитным приводом. Подвеска независимая, торсионная с качанием рычагов направляющего механизма в продольной плоскости. Луноход мог разворачиваться на месте с нулевым радиусом разворота, на ходу — с радиусом разворота 2,7 м (по центру опорного четырёхугольника). Продольный угол статической устойчивости — 43°, поперечный — 45°. Луноход мог преодолевать выступы высотой 35 см и уступы высотой 40 см, трещины шириной 1,0 м, подъёмы в 20° (нормативно; в действительности расчёты проходимости по результатам движения на реальном лунном реголите показали, что луноход мог подниматься по 27-градусному склону).
Несущая конструкция безрамная, с несущим герметическим контейнером, представляющим собой вертикальный усечённый конус с выпуклыми основаниями (с меньшим диаметром у нижнего основания), изготовленным из магниевых сплавов. Верхнее основание используется как радиатор-охладитель системы терморегулирования, сверху закрывается поворотной крышкой с осью на задней части основания. Крышка имеет электромеханический привод и может фиксироваться в любом положении в диапазоне углов от 0 до 180°. На её внутренней стороне находится солнечная батарея; кроме того, крышка в течение лунной ночи закрывает радиатор и препятствует оттоку тепла. Солнечная батарея собрана из кремниевых элементов, включённых в последовательно-параллельную цепь, обеспечивает до 1 кВт электрической мощности.
Автоматическая межпланетная станция «Луна-17» с «Луноходом-1» стартовала 10 ноября 1970 года и 15 ноября вышла на орбиту искусственного спутника Луны.
17 ноября 1970 года в 03:46:50 по всемирному времени станция благополучно прилунилась в Море Дождей в точке с координатами 38,25 ю.ш. и 325,00 в.д. с вертикальной скоростью около 2 м/с. В 06:28 UT были откинуты пандусы, «Луноход-1» открыл крышки телекамер и передал панораму пандусов, чтобы убедиться в отсутствии препятствий, а затем съехал на лунный грунт, проехал 20 м по поверхности и поднял крышку с солнечной батареей для зарядки аккумулятора. За первые трое земных суток луноход проехал 197 метров и в связи с наступлением лунной ночи перешёл в ждущий режим.
В течение первых трёх месяцев запланированной работы помимо изучения поверхности аппарат выполнял ещё и прикладную программу, в ходе которой отрабатывал поиск района посадки пилотируемой лунной кабины. После выполнения программы луноход проработал на Луне в три раза больше своего первоначально рассчитанного ресурса (3 месяца). За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м[7], обследовав площадь в 80 000 м², передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Максимальная скорость движения составила 2 км/ч. Суммарная длительность активного существования Лунохода составила 301 сутки 06 ч 37 мин. За 157 сеансов с Землёй было выдано 24 820 радиокоманд. Прибор оценки проходимости отработал 537 циклов определения физико-механических свойств поверхностного слоя лунного грунта, в 25 точках проведён его химический анализ.
Последний успешный сеанс связи состоялся 14 сентября 1971 в 13:05 по всемирному времени, на этот момент было отмечено неожиданное уменьшение давления в гермообъёме корпуса[2]. К сентябрю 1971 года температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла — к этому времени его тепловыделение упало более чем в 4 раза по сравнению с моментом посадки. 30 сентября аппарат на связь не вышел. 4 октября все попытки войти с ним в контакт были прекращены и было объявлено об официальном завершении программы.
