任務經過
月球11號 月球10號完成計畫後的三個多月，蘇聯於1966年8月24號發射月球11號。月球11號首先被送入201×193千米、傾角501.8度(存疑)的低地球軌道，然後進入奔月軌道。8月26日進行了軌道修正後，月球11號實施了與月球10號相似的飛行。在距離月面8,000千米處，月球11號對準月球，並在8月28日制動火箭點火，最終月球衛星進入163.5×1193.6千米、傾角27度的月球軌道，運行周期約3小時。到1966年10月1日前，月球11號一直向地球傳回科學數據，此後由於電池耗盡而停止了工作，至此它至少繞月飛行了277圈。月球11號重1,640千克。
爭議
由於有關月球11號的照片和詳細資訊披露得極少，一些西方人士把月球11號與月球10號看作同一類探測器，而另一些人則認為月球11號與月球12號更相近。
月球11號發射時，蘇聯曾有月球11號與月球10號相似的報導。最初對月球11號實驗的報導與已經發射的月球10號進行的實驗相一致，而月球10號不具備能力的實驗，月球11號也沒有開展相關的實驗。但蘇聯公布的極少的結構細節，表明月球11號與月球12號更相似。
月球11號進入的軌道與月球10號極為不同，證明月球11號可能重複月球10號的任務。官方宣布月球11號與月球10號的重量分別為1600千克和1,649千克，非常相近。雖然公布了月球10號攜帶的月球衛星重量（245千克），但沒有公布月球11號攜帶的衛星的重量。此外，蘇聯從未公布過月球11號拍攝的圖片，也未透露其拍攝圖片的能力。
上述分析表明，月球11號可能是月球10號的複製品，但一些數據表明，月球11號也可能是月球12號的前身。最重要的證據是，月球11號發射後兩個月或者說月球11號完成任務僅三個星期，蘇聯就發射月球12號，而發射月球10號後5個月才發射月球11號。這意味著月球11號可能是蘇聯計畫表中第一個環月飛行的成像衛星，但由於技術故障使其未能向地球傳回圖片。
月球12號的重量沒有公布，西方分析家推測是1,640千克，如果確實如此，這意味著蘇聯不想把月球11號和月球12號重量相等公之於眾。這樣通過比較，可以推斷月球11號進行了一次失敗的旅行。最後，月球11號被大多數人認為是蘇聯計畫中的月成像衛星，但蘇聯官方沒有公布其圖片、重量、結構等任何信息。蘇聯出版的《Pokorgenye Kosmosa》承認，月球11號與月球10號除了衛星和推進系統之外，基本相同。而月球11號與月球12號是姐妹星。
