Im September 2013 war die Sonde vom Wallops Weltraumbahnhof im US-Bundesstaat Virginia gestartet und hatte gut ein halbes Jahr lang den Mond umkreist.
Sie hat die Exosphäre, die hauchdünne Atmosphäre des Erdtrabanten untersucht. An Bord waren drei Instrumente, die dazu dienten, den Staub und die Gasteilchen in der unmittelbaren Umgebung des Mondes zu erforschen.
Wie sich zeigte, gibt es Bereiche, in denen es etwas mehr Staub- und Gasteilchen gibt. Der Staub stammt zumeist von Einschlägen von Minimeteoriten auf dem Mond, bei denen etwas Material herausgeschleudert wird. Zu Zeiten eines Sternschnuppenstroms steigt der Staubgehalt in Mondnähe deutlich an.
Über manchen Gebieten des Mondes gibt es vermehrt Argon, das womöglich aus dem Mondgestein entweicht. Wassermoleküle kommen in der Nähe des Mondes nur sehr selten vor.
Die Bahn von LADEE war bewusst tief angesetzt. Anfangs näherte sie sich der Mondoberfläche bis auf 20 Kilometer. Im Laufe der sechsmonatigen Mission sackte die Sonde immer tiefer. Später senkte das Flugteam die Höhe auf nur gut einen Kilometer.
Drei Tage vor dem Einschlag überstand LADEE noch die rund dreistündige Dunkelheit und Kälte während einer totalen Mondfinsternis. Die NASA-Sonde Lunar Reconnaissance Orbiter hat später Aufnahmen des Einschlagskraters gemacht.