«Луна-12» представляла собой полноценную научную лабораторию — на её борту находились регистратор метеоритных частиц, радиометр, спектрофотометр, гамма-спектрометр и прибор для обнаружения рентгеновского флуоресцентного излучения.

Две фототелевизионные установки сделали и передали на Землю 42 снимка лунной поверхности, а экспериментальный редуктор проверил работоспособность зубчатых пар и подшипников качения в космических условиях, чтобы уточнить конструкцию соответствующих узлов «Лунохода».

Благодаря миссии «Луны-12» было открыто рентгеновское излучение лунной поверхности, уточнен химический состав Луны и измерена поверхностная яркость космического рентгеновского фона.