氧氣、水、食物和循環生態係統是人類在月球生存的基本要素。
在月球基地要營造一個像地球上一樣的生存環境，在這個環境裏，有與地球上一樣的大氣壓力，有飲用水，有可供呼吸的空氣，還有適宜的溫度、濕度等人類生存所需要的基本元素。月球基地上使用的生命保障係統，也隨基地發展階段的不同而不同。初期基地的生命保障係統是非再生式的，基地消耗的氧氣、水和食物，要依靠地球的補充供應。此後建造的月球基地，生命保障係統是再生式的，即月球基地的氧氣、水或食物，都要靠密閉循環處理和綠色植物的光合作用來就地解決。
呼吸與飲用水
雖然月球表麵沒有水又沒有空氣，但是月球的岩石裏含有很多氧，於是科學家們提出了用月球岩石製造淡水和氧氣的設想。
美國科學家對“阿波羅”飛船取回的月球樣品進行了相關研究之後。提出利用月海玄武岩製取氧的工藝方法。這種方法利用太陽能提供熱源，在800℃的高溫下，先用氫還原月海玄武岩中的鈦鐵礦獲得水，解決了水的問題以後，再通過電解水提取氧氣。
據估計，生產1000千克水，大約需要10000千克的鈦鐵礦。如果開采深度按40厘米計算，相當於開采220平方米的月海區。
最初用作還原劑的氫可從地球上運來，但生產開始後電解水獲得的氫可循環使用。
另據計算，一年隻需要生產1噸氧氣，即可維持月球上10人一年的生存的需要。
還有一些科學家提出另外一種製取氧氣的方法。他們設想用甲烷和月球岩石中的矽酸鎂在高溫下發生反應，生產一氧化碳和氫。然後在溫度較低的第二個反應器中，用一氧化碳與更多的氫發生反應，還原成甲烷和水。最後通過電解水製取氧氣和氫氣；還原的甲烷可以循環使用。用這種方法製取氧氣，從理論上說隻消耗月壤中的矽酸鎂，不消耗參加反應的其他物質，所以幾乎有用不完的製氧原料。
根據對克萊門汀號和月球勘探者月球探測器發回的探測結果分析，月球上可能存在水冰，並且存儲於月球兩極撞擊坑的永久陰影區內，一些科學家估計月球上水冰的總資源量約66億噸。一些科學家認為，如果月球確實存在水，人類對月球經過長期開發建設後，也有可能從月球極區提取水。
早期的月球基地的食物由地球供給，但永久月球基地則必須自給自足。
近幾年來，科學家已在空間站上進行了大量的生物學試驗，先後培育出了100多種“太空植物”，包括小麥、玉米、燕麥、大豆、西紅柿、蘿卜、卷心菜、甜菜等，證明在太空失重條件下，植物種子的發芽率更高，生長更快，開花或抽穗時間更早。也對一些動物進行了試驗。在空間站裏果蠅能像在地球上一樣交配、產卵、繁殖後代；蜜蜂會築巢，蜂王照樣生兒育女。科學家們還在空間站采用“營養液”，對培育農作物進行了不少實驗研究。
月壤中有農作物所需的多種元素，但缺乏氮、鋅、硼等農作物所需的微量元素。
科學家們設想在月球上培育糧食和蔬菜，首先要建造由特殊材料構成的月球溫室，其次要有人造陽光，另外還要使用含有鉀和鈣等成分的特殊液體養料，先在基地內進行試驗。然後擴大規模，科學家還在研究用化學物理方法合成氨基酸，如培養蛋白質較高的小球藻，來製備航天員食品。食物在月球上是可以解決的。
循環生態係統
建設永久性月球基地、月球工廠或月球村，需要解決封閉循環生態係統問題，以便能夠提供給人體長期所需的食物、水和空氣，並長時間保持良好的生態環境。
科學家在國際空間站的實驗表明。在發光二極管的光照下，植物能夠進行正常的光合作用，釋放出氧氣。人可以吸入植物釋放出的氧氣，呼出二氧化碳，為植物進行光合作用提供條件。植物通過光合作用又將光、二氧化碳和水轉化為碳水化合物並釋放出氧氣，碳水化合物可作為人的食品。同時，人類排泄物在微生物作用下可形成降解物，其中的養分可供植物生長，這樣就可以形成一個人造的“小生物圈”，為建立密閉的循環生態係統提供條件。