Перед наступлением лунной ночи самоходный аппарат был установлен в положение, необходимое для проведения экспериментов по лазерной локации. Программа первого лунного дня выполнена полностью. 24 января в районе стоянки лунохода наступила лунная ночь, которая длилась до 7 февраля.
9 февраля «Луноход-2» приступил к обследованию района стоянки, выбранного в качестве второго участка для проведения исследований лунной поверхности.
Основной задачей научных исследований было комплексное изучение лунной поверхности переходной зоны «море — материк» в южной части кратера Лемонье. Программа работ включала стереоскопическую панорамную телевизионную съемку поверхности, измерение химического состава и физико-механических свойств лунного грунта, проведение магнитных измерений.
Обработка телевизионных панорам дала возможность изучить морфологические особенности участков местности, оценить их топографические характеристики и провести фотометрические исследования лунной поверхности по трассе движения самоходного аппарата. Сопоставление результатов фотометрических исследований с данными химического анализа позволит получить количественные характеристики физико-химических свойств поверхностного слоя лунного грунта в переходной зоне.
Одновременно исследовалось корпускулярное космическое излучение, рентгеновское излучение Солнца, а также измерялась освещенность лунного неба при различных положениях Солнца.
Во время движения самоходного аппарата отрабатывались комплексные методы навигации, основанные на использовании результатов навигационных измерений фотограмметрической обработки телевизионных панорам и снимков местности, а также карт района нахождения лунохода. Общий путь, (Пройденный автоматическим аппаратом «Луноход-2» за два лунных дня, составляет 11 067 метров. При движении по трассе со сложными условиями рельефа и грунта самоходный аппарат показал высокие ходовые качества и маневренность. Вся намеченная программа выполнена успешно. 22 февраля в районе стоянки автоматического аппарата «Луноход-2» наступила ночь, которая длилась до 9 марта. День третий. Утром 9 марта в кратере Лемонье начался третий лунный день работы нашего «Лунохода-2». Телеметрическая информация свидетельствовала о том, что после прошедшей ночи все системы автоматического аппарата находятся в полной исправности. Продолжая движение, «Луноход-2» сначала перемещался по материку, затем пересек предматериковый район, прошел вдоль южного побережья кратера и остановился на расстоянии 2,5 километра от крупного тектонического разлома, находящегося в восточной части кратера Лемонье. Выявлен и изучен ряд интересных образований на поверхности Луны. Среди них кратер со следами оползневых явлений на склонах. Обнаружены вариации химического состава лунного грунта в переходной зоне «море — материк». Оценена напряженность лунного магнитного поля в предматериковом районе и ее изменение, наблюдавшееся во время перемещения самоходного аппарата. Продолжались измерения характеристики солнечных и галактических космических лучей. Общий путь, пройденный самоходным аппаратом к концу третьего лунного дня, составляет 27,6 километра. Заключительный сеанс связи по программе третьего лунного дня был проведен 23 марта. Луноход был подготовлен к проведению лунной ночи, которая продолжалась в районе его стоянки до 8 апреля. День четвертый. 8 апреля в кратере Лемонье наступило утро. Все системы и агрегаты советского самоходного аппарата «Луноход-2» после третьей лунной ночи были готовы к дальнейшей работе. 10 апреля «Луноход-2» начал движение в направлении крупного тектонического разлома, пересекающего в меридиональном направлении восточную часть кратера Лемонье. Движение самоходного аппарата проходило в трудных условиях. Трасса пролегла среди россыпей камней размерами до двух-трех метров и множества кратеров.