Podle analýzy vzorků z programu Apollo měl Měsíc zhruba před 3,8 miliardami let poměrně hustou atmosféru. V té době panovaly ve sluneční soustavě opravdu drsné podmínky: Na Měsíc i na Zemi dopadaly obrovské asteroidy. Na povrchu Měsíce to vyvolalo vulkanické erupce, při kterých se uvolňovaly plyny a ty utvářely atmosféru.
Byla poměrně hustá, i když samozřejmě ne tak hustá, jakou má současná Země. Obsahovala vodík, kyslík a oxid uhelnatý nebo síru. Atmosféra Měsíci vydržela jen asi 70 milionů let. Kosmické bombardování a vulkanismus postupně ustaly a Měsíc si kvůli své nízké hmotnosti a gravitaci nedokázal atmosféru udržet.