Изначально планировалось, что ракета-носитель с зондом LRO на борту будет запущена 17 июня. Старт пришлось отложить из-за изменения даты запуска шаттла "Индевор". Космический челнок должен был отправиться к Международной космической станции 13 июня. Во время заправки шаттла у челнока обнаружили утечку топлива, и старт был отменен. Следующую попытку запустить "Индевор" на орбиту назначили на 17 июня. Соответственно, для лунного зонда потребовалось искать новое окно.

Помимо LRO на борту Atlas V будет находиться еще один аппарат для исследования Луны - Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). LRO и LCROSS вместе с последней ступенью ракеты-носителя в течение четырех месяцев будут обращаться по лунной орбите, после чего LCROSS вместе со ступенью Atlas V отсоединятся от LRO и начнут падать на поверхность Луны. Оставшийся на орбите LRO будет наблюдать за самим падением и его результатом. Кроме того, "оставшийся в живых" лунный зонд будет собирать топографические, геологические и минералогические данные о спутнике Земли.