Ay'ın oluşumu, bilim insanları için hala tam olarak açıklanmış bir konu olmasa da, çeşitli teoriler ve araştırmalar mevcuttur. En kabul gören teorilerden biri "büyük çarpışma" veya "çarpışma modeli" olarak adlandırılan teoridir.
Büyük çarpışma teorisine göre, Dünya'nın erken dönemlerinde Güneş Sistemi'nde dolaşan büyük bir gökcismi, yaklaşık 4.5 milyar yıl önce Dünya'ya çarptı. Bu çarpışma sonucunda, Dünya'dan büyük miktarda materyal koparak uzaya savruldu ve bir yanda Ay'ı, diğer yanda ise Dünya'yı oluşturdu. Ay'ın oluşumuyla ilgili bir diğer teori ise "tutulum teorisi"dir. Bu teoriye göre, Dünya'nın dönüş hızı çok hızlı olduğu için, dönme eksenine yakın bir yerde, Dünya'dan koparak Ay oluştu.
Her iki teori de Ay'ın oluşumu hakkında önemli ipuçları sağlar ancak tam olarak nasıl meydana geldiği hala net değildir. Bu konudaki araştırmalar devam etmekte olup, daha fazla kanıt ve bilgi elde edildikçe, Ay'ın oluşumunu ve evrimini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.