2 января 1959 года в СССР с космодрома Байконур был осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на траекторию полёта к Луне автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Луна-1».
Запущенная к земному спутнику станция также имела названия «Луна-1Д» и «Мечта». Для достижения Луны была использована траектория сближения, без использования старта с орбиты.
Для достижения второй космической скорости ракета была снабжена третьей ступенью, с двигателем РД0105, созданным в Воронеже на предприятии «Конструкторского бюро химавтоматики» (КБХА).
4 января «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту.
Хотя в целях полёта ставилась задача достижения станцией поверхности Луны, этого не произошло по ряду причин. Во-первых, в циклограмму полёта закралась ошибка при выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли. И во-вторых, не было учтено (уже довольно значительное) время прохождения сигнала от командного пункта до станции.
Тем не менее, ракета-носитель и вся бортовая аппаратура станции отработали правильно. На выполнении бортовых экспериментов указанные наземные ошибки не сказалась. В ходе этих экспериментов был получен ряд выдающихся научных результатов, в частности, впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли, а также установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.
Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца. Таким образом, в целом полёт можно охарактеризовать как частично-успешный, рекордный для своего времени и весьма плодотворный с научной точки зрения.