Сперва никто не верил в «Путешествие на Луну»: казалось, Мельес сошел с ума, потратив столько сил и средств на его создание. Однако фильм произвел фурор и в парижском театре «Олимпия» шел без перерыва несколько месяцев. В копиях он разошелся по другим странам, оказавшись в Америке, Германии, Италии, и везде его ждал триумф. Но популярность породила и огромное число подражателей. Из-за того, что в ранние годы кинематографа фактически не существовало авторского права и защиты от пиратства, «Путешествие на Луну» тиражировали нелегально. Часто его переснимали или перемонтировали другие люди, выдавая за свое детище. В итоге сам Мельес не получил никакой прибыли от своей картины, которая была чуть ли не самой востребованной и известной в первые годы существования кино. Но он утешался тем, что открыл миру космос и научил людей мечтать.

При создании фильма режиссер руководствовался словами своего главного героя Барбенфуиса: «Тяжелый труд побеждает все». «Путешествие на Луну» было самым сложным в производстве фильмом Мельеса. Работа продолжалась три месяца. Режиссер собрал у себя в студии большую команду, в которую входили два оператора, артисты разных парижских театров, художники и ремесленники. Вместе они устанавливали декорации с механическими устройствами и пиротехникой, делали костюмы инопланетян из картона и придумывали трюки.

Во время съемок Мельес использовал свой любимый прием «стоп-моушн»: съемка останавливается и возобновляется только после того, как перед объективом камеры что-то меняется. Это создавало эффект волшебного преображения, магического фокуса. В «Путешествии на Луну» таким способом сняты, например, взрывающиеся под ударами зонтика астронома селениты. Режиссер также часто применял метод многократной экспозиции: так, благодаря ему удалось снять падение космической капсулы в океан в финале фильма.