Луна 24 е последният апарат, изстрелян от СССР по програмата Луна с цел изследване на Луната, и третият успял да достави образци от лунна почва на Земята.
Апаратът е ускорен към Луната от паркова околоземна орбита на 9 август 1976 г. Осъществена е корекция на курса и на 11 август 1976 г. апаратът влиза в 115 x 115 km орбита около Луната с инклинация 120°. Последват промени на орбитата на апарата, и в 06:36 ст. вр. на 18 август 1976 г. той каца на лунната повърхност в областта на Маре Крисиум (Mare Crisium) с координати 12°45' с. ш. и 62°12' и. д. Доставен е образец от почвата от дълбочина от около 2 m с тегло 170,1 g. Образецът е херметизиран в капсула в горната част на апарата, която в 05:25 ст. вр. на 19 август напуска основната част на апарата и се отправя обратно към Земята. Осъществено е кацане на 22 август 1976 г. в 17:55 ст. вр. в западен Сибир.
Анализ на материала показва ламинирана структура, наподобяваща последователни отлагания. Части от образеца са изпратени на НАСА.
Луна 24 е последният съветски или руски апарат изпратен към Луната. Американският Клементин се завръща след цели 14 години. Луна 24 остава последният апарат осъществил меко кацане на повърхността на Луната.