Целью миссии LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) является исследование атмосферы Луны и состава пылевых частиц в ее окрестности. Лунную атмосферу, которая в триллионы раз тоньше атмосферы Земли, специалисты называют экзосферой. Подобная экзосфера, согласно современным данным, существует вокруг Меркурия и вокруг многих спутников планет-гигантов. Она содержит как молекулы газа (в основном происходящего из солнечного ветра гелия), так и микроскопические частицы твердых веществ — пыль. Последняя, возможно, отвечает за образование своеобразного свечения, которое впервые увидели астронавты «Аполло».
Для проведения наблюдений аппарат оснащен масс-спектрометром NMS (напоминающим инструмент SAM аппарата «Кьюриосити»), ультрафиолетовым спектрометром UVS и уловителем частиц пыли LDEX. Для передачи данных на Землю аппарат, помимо обычного радиоканала, будет использовать лазерную оптическую систему. В случае успеха LADEE станет первым космическим аппаратом для исследования дальнего космоса, с которым будет установлена подобная высокоскоростная связь.