Le lancement a été effectué par une fusée SpaceX depuis la base américaine de Floride, après deux reports dus à des vérifications supplémentaires.
L'engin lunaire, fabriqué par la startup ispace de Tokyo, est parti à bord d'une fusée Falcon 9 à 02h38 locales (07h38 GMT), selon des images retransmises en direct du lancement.
Jusqu'ici, seuls les Etats-Unis, la Russie et la Chine ont réussi à faire atterrir des robots sur la Lune, située à environ 400.000 km de la Terre.
"Notre première mission va poser les bases pour libérer le potentiel de la Lune et créer un système économique solide et dynamique", a déclaré le PDG de la compagnie, Takeshi Hakamada, dans un communiqué.
Ispace, qui compte seulement quelque 200 employés, entend mettre en place "un service de transport vers la Lune fréquent et à bas coût".
Le projet Hakuto de cette entreprise était l'un des cinq finalistes de la compétition internationale Google Lunar XPrize, qui s'était achevée sans vainqueur, aucune compagnie n'ayant réussi à faire alunir un robot avant la date fixée (2018). Mais certains projets n'ont pas été abandonnés.
Un autre finaliste, de l'organisation israélienne SpaceIL, avait échoué en avril 2019 à devenir la première mission au financement privé à réussir l'exploit. L'alunisseur s'était écrasé sur la surface en tentant de se poser.
La société japonaise souhaite également contribuer au programme Artémis de la Nasa, dont la première mission non habitée est en cours.
L'agence spatiale américaine entend développer l'économie lunaire en construisant dans les prochaines années une station spatiale en orbite autour de la Lune, et une base à sa surface.
Elle a décerné des contrats à plusieurs entreprises pour développer des alunisseurs permettant de transporter des expériences scientifiques jusqu'à la Lune. Parmi elles, les sociétés américaines Astrobotic et Intuitive Machines devraient décoller en 2023, et pourraient arriver à destination avant ispace en empruntant une route plus directe, selon la presse spécialisée.
