发射后先进入地球轨道，1周后飞向月球。在月表运转54周后，在
9月9日开始下降。然而在预定降落到月表的时间，探测器却与地面失去了联系。
1971年9月2日，月球18号成功发射升空，月球18号首先被送入远地点242千米、近地点186千米、倾角51.6度的低地球轨道，经过短暂的飞行之后（不足一周），运载火箭上面极点火，将月球18号推入月球轨道。这一旅程大约需要5天时间，9月4日和6日进行了轨道修正。9月7日月球18号进行了制动，然后进入倾角35度、100千米高的环月球的圆轨道。月球18号在环月飞行4天后，进行了轨道调整，9月9日在环月飞行54周后，月球18号制动发动机点火，开始大约5分钟的下降过程。不幸的是，在月球18号按程序计算着陆的一瞬间，与地面失去了通信联系。显然，月球18号撞毁在3°34'N，56°30'E地形崎岖的地区。苏联宣布，月球18号在一个复杂的环境着陆。
由于月球18号过早地结束任务，因而只能传回很少的科学数据。然而，在1975年召开的第十八届COSPAR会议上，苏联科学家透露，月球18号连续波无线电高度计的数据分析，可能确定了月球表面深至0.5米处的
介电常数，并由此可以确定月壤表面的密度为0.8±1.5g/cm^3。