Дата старта: 28 октября 1974 г., 17 часов 30 минут 32 секунды МСК
Ракета-носитель: "Протон-К" с разгонным блоком Д.
Масса КА: 5795 кг

Автоматический комплекс "Луна-23", предназначенный для забора образцов лунного грунта с глубины до 2,5 метров и доставки их на Землю, являлся модификацией автоматической станции "Луна-16". Описание автоматического комплекса"Луна-23" приведено в статье "Луна-24".

Автоматическая станция "Луна-23" была запущена с космодрома Байконур 28 октября 1974 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К". На трассе перелета к Луне 31 октября была проведена коррекция траектории. При подлете к Луне в результате торможения с помощью КТДУ 2 ноября 1974 года автоматическая станция "Луна-23" вышла на орбиту искусственного спутника Луны, близкую к расчетной.

Для обеспечения посадки станции в расчетный район Луны 4 и 5 ноября были осуществлены коррекции орбиты. В результате, станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны 105 км и минимальной высотой 16290 метров.

6 ноября 1974 года в заданное время была включена двигательная установка для схода космического аппарата с орбиты. Первый этап торможения прошел штатно и закончился на высоте 2280 метров.

После выключения двигателя включился доплеровский измеритель скорости ДА-018, который обеспечивал измерение скорости и дальности на этапе прецизионного торможения. Однако, когда на высоте 400-600 метров должно было произойти переключение на второй диапазон измерений, по каналу дальности этого не произошло. В результате, с высоты 130 метров прекратилось измерение высоты полета. Автоматическая станция "Луна-23" совершила посадку на поверхности Луны на западном крае Океана Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 12° 41' с.ш. и 62° 17' в.д. При этом вертикальная скорость в момент посадки более чем вдвое превысила допустимую: 11 м/с вместо 5 м/с, а сама посадка была произведена на площадку с углом наклона 10-15°.

При скорости и перегрузках, вдвое превышающих допустимые, в момент посадки произошло опрокидывание аппарата в сторону грунтозаборного устройства, что привело к механическому повреждению объекта, разгерметизации приборного отсека и отказу дециметрового передатчика.

Была предпринята попытка по командам с Земли включить ГЗУ и подготовить возвратную ракету к старту с поверхности Луны, но безрезультатно, что подтвердила информация, переданная с помощью радиокомплекса возвратной ракеты. Программа полета станции "Луна-23" не была выполнена.