28 сентября осуществлен запуск АС «Луна-19». Основное назначение эксперимента - проведение научных исследований Луны и окололунного космического пространства с орбиты искусственного спутника Луны. Станция направилась к Луне с орбиты ИСЗ. 29 сентября и 1 октября были проведены коррекции траектории движения. 3 октября в результате маневра торможения АС «Луна-19» перешла на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота над поверхностью Луны - 140 км, наклонение орбиты - 40° 35', период обращения - 2 час 01 мин 45 сек. В результате коррекции 6 октября параметры орбиты составили: максимальная высота над лунной поверхностью - 135 км, минимальная высота - 127 км, период обращения - 2 час 01 мин. 26 и 28 ноября были проведены еще две коррекции орбиты станции. Параметры орбиты стали иметь следующие значения: максимальная высота - 385 км, минимальная высота - 77 км, наклонение - 40° 41', период обращения - 2 час 11 мин. АС «Луна-19» в течение многих месяцев вела исследования на селеноцентрической орбите. По результатам радиотехнических измерений параметров орбиты проводились исследования гравитационного поля Луны методом систематических длительных наблюдений за эволюцией орбиты. С борта станции осуществлялись непрерывные измерения характеристик межпланетного магнитного поля в окрестностях Луны. При этом было зарегистрировано, что с освещенной стороны Луны поле в несколько раз сильнее невозмущенного межпланетного магнитного поля. В то же время на ночной стороне магнитное поле заметно ослаблено. Оба указанных эксперимента проводились с целью дальнейшего уточнения научных представлений о внутреннем строении Луны. С помощью «Луны-19» продолжалось изучение характеристик космического излучения в окололунном пространстве. Одновременно аналогичные измерения выполнялись аппаратурой станций «Марс-2» и «Марс-3». В результате была получена интересная и ценная научная информация о динамике изменения интенсивности корпускулярных потоков космического излучения. Наряду с указанными исследованиями проводилось измерение плотности метеорного потока в окололунном пространстве. Программа научных исследований АС «Луна-19» включала также съемку отдельных участков лунной поверхности. Для этого на станции были установлены две оптико-механические телевизионные камеры. Их особенность в том, что развертка изображения по линии полета осуществляется за счет самого орбитального движения станции.

На рис. 3 представлен фрагмент одной из орбитальных телевизионных панорам. На панорамах отчетливо выделяются крупные структурные формы лунного рельефа: моря, материки, кратеры и разрывы. Поэтому их можно использовать для изучения форм основных геологических структур, степени их разрушенности, общего характера рельефа и для сбора комплекса сведений, необходимых для реконструкции истории Луны.