“月球”-10号完成计划后的三个多月，苏联于1966年8月24号发射“月球”-11号。“月球”-11号首先被送入201×193千米、倾角501.8度的低地球轨道，然后进入奔月轨道。8月26日进行了轨道修正后，“月球”-11号实施了与“月球”-10号相似的飞行。在距离月面8,000千米处，“月球”-11号对准月球，并在8月28日制动火箭点火，最终月球卫星进入163.5×1193.6千米、倾角27度的月球轨道，运行周期约3小时。据报道，“月球”-11号重1,640千克，但有关“月球”-11号的照片和详细资料披露得极少，一些西方人士把“月球”-11号与“月球”-10号看作同一类探测器，而另一些人则认为“月球”-11号与“月球”-12号更相近。
“月球”-11号发射时，苏联曾有“月球”-11号与“月球”-10号相似的报道。最初对“月球”-11号实验的报道与已经发射的“月球”-10号进行的实验相一致，而“月球”-10号不具备能力的实验，“月球”-11号也没有开展相关的实验。但苏联公布的极少的结构细节，表明“月球”-11号与“月球”-12号更相似。
“月球”-11号进入的轨道与“月球”-10号极为不同，证明“月球”-11号可能重复“月球”-10号的任务。官方宣布“月球”-11号与“月球”-10号的重量分别为1600千克和1,649壬克，非常相近。虽然公布了“月球”-10号携带的月球卫星重量（245千克），但没有公布“月球”-11号携带的卫星的重量。此外，苏联从未公布过“月球”-11号拍摄的图片，也未透露其拍摄图片的能力。
上述分析表明，“月球”-11号可能是“月球”-10号的复制品，但一些数据表明，“月球”-11号也可能是月球12的前身。最重要的证据是，“月球”-11号发射后两个月或者说“月球”-11号完成任务仅三个星期，苏联就发射“月球”-12号，而发射“月球”-10号后5个月才发射“月球”-11号。这意味着“月球”-11号可能是苏联计划表中第一个环月飞行的成像卫星，但由于技术故障使其未能向地球传回图片。
“月球”-12号的重量没有公布，西方分析家推测是1,640千克，如果确实如此，这意味着苏联不想把“月球”-11号和“月球”-12号重量相等公之于众。这样通过比较，可以推断“月球”-11号进行了一次失败的旅行。最后，“月球”-14号被大多数人认为是苏联计划中的月成像卫星，但苏联官方没有公布其图片、重量、结构等任何信息。苏联出版的《Pokorgenye Kosmosa》承认，“月球”-11号与“月球”-10号除了卫星和推进系统之外，基本相同。而月球11号与月球14号是姐妹星。到1966年10月1日前，“月球”-11号一直向地球传回科学数据，此后由于电池耗尽而停止了工作，至此它至少绕月飞行了277圈。 （编辑：张广平）
