Автоматическая станция "Луна-22" по поставленным задачам, конструкции и составу бортовой аппаратуры практически повторяет станцию "Луна-19".

Несколько изменился состав комплекса научной аппаратуры. Кроме научных экспериментов на станции "Луна-22" проводились инженерно-технические эксперименты:

• восемь однотипных пар трения с использованием материалов из сплавов АМГ6 и Д16Т с различными видами твердых смазочных покрытий;
  
• 12 типов покрытий с различными отражающими свойствами.

Для получения изображений отдельных районов лунной поверхности на борту аппарата были установлены две оптико-механические телевизионные камеры. Общая масса лунного спутника "Луна-22" после выхода на селеноцентрическую орбиту составила 4100 кг вместе с модулем КТ, причем весь полет по орбите совершался вместе с этой ступенью.

Автоматическая станция "Луна-22" была запущена с космодрома Байконур 29 мая 1974 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К". На трассе перелета к Луне 30 мая была проведена коррекция траектории.

В результате торможения с помощью КТДУ 2 мая 1974 года автоматическая станция "Луна-22" вышла на орбиту искусственного спутника Луны, близкую к расчетной. С целью проведения детальной телевизионной съемки выбранных районов лунной поверхности 9 июня 1974 года была осуществлена коррекция траектории, в результате чего станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны (в апоцентре) - 244 км и минимальной высотой (в перицентре) - 25 км.

Было проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны. Запланированный пятый сеанс был отменен в связи со значительным понижением перицентра орбиты (с 24,5 км 9.06.1974 г. до 15,4 км 12.06.1974 г.). Полученные телевизионные панорамы отличаются высоким разрешением и хорошим качеством. Одновременно со съемкой с помощью высотомера проводилось подробное изучение характера рельефа исследуемых участков с помощью радиовысотомера "Вега" и определялся химический состав лунных пород по их гамма-излучению.

13 июня 1974 года была проведена коррекция для повышения орбиты, в результате чего высота апоселения выросла до 299 км, а периселения до 181 км. Период орбиты 2 часа 11 минут 34 секунды.

На втором этапе полета по селеноцентрической орбите проводились гравитационные, научные и инженерно-технические исследования.

Для уточнения модели гравитационного поля Луны 11 ноября 1974 года станция "Луна-22" была переведена на орбиту с параметрами: максимальная высота над поверхностью Луны - 1437 км, минимальная высота - 171 км, наклонение к плоскости лунного экватора - 19° 33', период обращения - 3 часа 12 минут.

Общее время активного существования станции "Луна-22" составило 18 месяцев, что в 6 раз превысило запланированное программой полета. Программа полета станции "Луна-22" была выполнена полностью.

В ходе полета станции "Луна-22" по орбите искусственного спутника Луны были проведены следующие наблюдения и измерения:

• получены данные о потоках космических лучей с временным разрешением ~20 минут;
• обнаружены на высотах 17-20 км локальные магнитные поля величиной в ~100γ и протяженностью от нескольких километров до 50 - 60 км;
• получено большое количество рентгеновских и гамма-спектров по одному или нескольким общим признакам: координаты КА над лунной поверхностью, положение его относительно Солнца, уровень активности Солнца;
• получены данные о рентгеновском излучении Солнца;
• получены флуоресцентные спектры лунной поверхности и спектры на трассе перелета Земля-Луна;
• при помощи прибора AKP-I было исследовано спорадическое излучение Солнца и Юпитера. Было отмечено повышение активности Юпитера после солнечных протонных вспышек;
• проведено двухчастотное радиопросвечивание окололунного пространства. Получены высотные профили распределения электронной концентрации в окололунном пространстве.