在1883年的自传中，内史密斯宣称他最重要的格言是“眼睛和手指就是获得机械工程实用指导的两个主要入口”——你看到一件事物，然后你把它做出来。一直以来，内史密斯既是艺术家又是工程师，他在一个跨学科的家庭中长大。他的父亲，风景画家亚历山大·内史密斯（Alexander Nasmyth），也是一位才华横溢的业余工程师。亚历山大在爱丁堡的家中有自己的工作室，并发明了不少东西，包括于1794年发明了弓弦桥，1816年发明了压铆。亚历山大用心指导孩子们学习绘画。在长大成人的十一个孩子中，有七人成了艺术家，包括长子帕特里克（Patrick）和全部六个女儿，他们帮助打理父亲的绘画学校。亚历山大采用了非正统的教学方法，他会将砖块或木片从高处随意扔到一个表面上，这样学生就能很快学会如何捕捉一个物体的轮廓和阴影。詹姆斯回忆说，他很快就学会了亚历山大所说的“图像的语言”，这种语言的表达能力不逊于文字。

最初是1843年的大彗星吸引内史密斯望向了天空，但让他沉迷于观天的却是月亮。正如他在自传中解释的那样，他每晚都进行观测，并将看到的景象绘制成细致精美的图画：
我用黑白粉笔在大张的灰色纸上仔细绘制了月球的某些局部，这些局部体现了月球奇妙的表面最具特色也最具启发性的特征。我因此能以图像的方式表现出细节，既忠实于月球的形态，又能体现出月球的光影效果。就这样，我既锻炼了眼力……又练就了手艺。
两个世纪前，伽利略从阴影中得出结论，认为月球的地形与我们的地球相似。和他一样，内史密斯也意识到，观察月球的关键在于观察光影。他参考了威廉·比尔（Wilhelm Beer）和约翰·海因里希·马德勒（Johann Heinrich Madler）在1837年出版的最新月球地图，但发现很难将他们的线稿与他通过望远镜看到的有阴影的三维物体相对应。于是，他决定描绘月球表面被照亮的样子，展现山脉和环形山的高光和阴影。最终，他画出了一幅非凡的作品，在伦敦世界博览会上展出并获奖。据报道，参观者不仅被这幅画的“新颖性”所吸引，而且还被“其精确性和艺术风格所折服”。阿尔伯特亲王非常喜爱内史密斯的月亮图，并请他在展览结束后向维多利亚女王展示他的画作。
当内史密斯在1874年的著作《月球》中发表这张月球图时，这已经不是他最精彩的作品了。这幅图的摄影复制品和一幅线条图放在对开页上并排展示，读者可以通过这两幅图识别阴影和光照面的特征。但这本书还包含了更加与众不同且具有开创性的摄影底片，以特写镜头展示了月球的具体特征，细节之丰富是当时的天文摄影无法企及的。它们让读者真切地感受到了月球上崎岖不平、遍布凹痕的环境。
当时的科学家和艺术家都称赞内史密斯的图像既壮观又真实。天文学家诺曼·洛克耶（Norman Lockyer）在他的新期刊《自然》（Nature，1869年创刊）上评论这本书时热情洋溢地说：“很少有人花同样的工夫来确保这种真实性。”他接着说，“这本书的插图如此出色，远远超出了人们通常所能找到的任何天体现象的插图，所以人们会首先参考这些插图。任何一位科学学习者都没有在读者面前展示过比这里更真实、更震撼人心的自然物体。”

英国皇家美术学院院士菲利普·H. 卡尔德隆（Philip H. Calderon）激动地写信给内史密斯：
我仿佛登上了月球……这几句感谢的话一写完，我就又要去登月了……这些照片让我惊叹不已……只有艺术家才能说出你那些关于锻炼眼力和手艺的话。你一定能理解我是多么感同身受。

詹姆斯·内史密斯每晚都会观察月亮，持续从不同角度描绘月球表面的特征。（如图）

卡尔德隆补充道：“我不明白你是如何完成这些作品的。”并感叹道：“看了你关于如何根据图纸来制作模型的描述后，我的惊叹之情变成了钦佩。”而内史密斯确实是这样做的。他根据自己绘制的详细图纸，制作了月球环形山的石膏模型，然后在室外明亮的光线下进行拍摄，用侧光创造出阴影。内史密斯在这本书的序言中解释道：
这些画被一次又一次地重绘、修改，并与实际物体进行比较，因此眼力的正确性和鉴赏微小细节的能力不断提升，而手则通过刻苦的练习，掌握了正确呈现所见物体的艺术。为了使这些图片尽可能接近绝对完整的原物，我们想到将图画转化为模型，将其置于太阳光下，这样就能忠实地再现月球的光影效果；然后对这样处理过的模型进行摄影，就能制作出最忠实于原件的图像。
这些模型综合了在不同夜晚和不同时节对月球每个地貌的观测结果，以便对形状和阴影做比较。此外，内史密斯还将这些模型与他制作的那不勒斯周围山地景观的图纸和模型进行比较，从而论证月球上这些地貌的形成过程——他认识到月球和地球一样也经历了地质过程。
在这一时期，石膏是一种非常有用的媒介：相对便宜、来源广泛、易于成型，而且便于制作物品的复制品。詹姆斯的创作方法显然源于他父亲亚历山大的做法，亚历山大使用石膏模型为参考来绘制风景画，也经常根据他多年前画的草图进行创作。
在当时，石膏模型也是研究著名雕塑的标准媒介。几乎每个学童，当然也包括每个有抱负的艺术家，都是通过临摹古典雕塑的石膏模型来学习绘画的。在19世纪60年代，南肯辛顿博物馆（即维多利亚与阿尔伯特博物馆和科学博物馆的前身）成立，就在伦敦世界博览会取得巨大成功后不久。首任馆长亨利·科尔（Henry Cole）认为，应该将著名艺术品的复制品提供给世界各地的博物馆，让每个人都能欣赏到它们——这就是如今维多利亚与阿尔伯特博物馆复制品展厅的由来。石膏复制品因其精确性而广泛生产，也预示着摄影将因其真实性和客观性而受到重视。

内史密斯书中的照片采用伍德伯里照相印版法（Wood burytype，也译作凹版印刷法）印刷而成，这是一种相对较新的照相机械工艺，能很好地再现色彩的深度，并允许生成的图像使用永久性碳基油墨和标准工业印刷工艺来印刷。虽然内史密斯早在19世纪40年代就开始制作和拍摄月球表面的模型，但直到70年代，他才觉得摄影印刷技术已经足够先进，足以让图像尽善尽美。出于这个原因——同时也由于摄影结合了视觉技能和手工技能，即内史密斯工作的两大基本原则——他一直饶有兴趣地关注着这些技术的发展。他在《自传》中写道：

摄影，无论从其有趣的过程还是精彩的成果来看，都是一种最具吸引力且几乎令人沉醉的追求。它是一种令人愉悦的教育方式，既能培养眼睛的艺术感觉，又能锻炼手的精细操作能力。

除了伍德伯里照相印版法之外，这本书还使用了其他制作方法：一些图片采用了胶版印刷法（heliotype），这是一种早期的工艺；另外，内史密斯画的一些图像则以石版画或彩色石版画的形式复制。内史密斯可能是在试验哪种方法最有效。《月球》（The Moon）第一版很快售罄，第二版于同年出版；第三版于1885年出版，其中所有照片都采用了伍德伯里照相印版法。
内史密斯细心而复杂的制图过程使《月球》的出版成为科学图像史上的一个关键时刻，并提出了一个根本问题，即它在多大程度上代表了“真相”。人们常说，19世纪摄影术的发明鼓励科学家们在视觉表现上走向了客观：摄影图像使得现象的呈现免受观察制作者的诠释或想象的影响。但是，尽管内史密斯的照片看起来令人信服，和真的一样——并使洛克耶极尽赞美之词——事实上，这些照片的制作涉及了多层媒介，它们取材于以画作为基础的模型，而画作本身又是对望远镜观测结果的诠释。实际上，这些作品标志着一个悠久且深入人心的传统的开端，也就是“艺术家眼中的其他世界”，力图将科学的精确性融入宏大壮丽的传统风景艺术中。

内史密斯根据他的画作，用石膏制作月球表面模型。这里，他将环形山与维苏威火山的大小进行了比较。（p1）
内史密斯将模型放在强烈的斜射阳光下拍摄，创造出了引人入胜的月球表面图像。（p2）

这种即将形成的“天文想象”传统，在《月球》的最后几幅作品中体现得尤为明显。最后三幅图中呈现的视角不是俯视月球表面，而是从月球表面向上看——就好像观看者正站在月球上回望地球。内史密斯用了两个章节来描述这种体验，解释月球与地球的关系。他满怀激情地描写了月球的荒芜景色与地球的葱郁景色之间的不同。他说：“月球让我们了解到一个与我们所处环境完全不同的世界；一个没有水、没有空气、没有生命发展的基本要素，却有条件毁灭生命的星球。”从月球上看，我们地球的海洋“会呈现出（目前可以推断出的）淡淡的蓝绿色，大陆呈杂色……随着环绕地球的白色云带的变化，那些永恒的痕迹也不断发生着明显的变化”。在这里，地球看起来就像一个脆弱、精巧的星球，但包含了人们已经习以为常的各种资源。最后一幅彩色石版画想象了月食期间从月球表面看到的地球：一个黑暗的圆盘，边缘被太阳的光芒包围。这幅作品的基调很快就被科幻小说广泛采用。
这一切都预示着1968年阿波罗8号的宇航员在月球轨道上第一次看到地球时的反应。地球悬挂在凹凸不平的月球表面的黑色天空中。宇航员威廉·安德斯（William Anders）描述道：
地球从这个非常荒凉、破败的月球的地平线上升起，那是我们唯一能看到的色彩，它看起来非常脆弱，非常小巧。我立刻被这样的想法攫住了：我们不远万里来到月球，而我们看到的最引人注意的东西却是……地球。
这张照片现在广为人知的名字是《地出》（Earthrise），已成为现代最著名的照片之一。然而，就像内史密斯拍摄的月球景色一样，这幅作品也不尽如人意。这张照片最初拍摄的角度并不是我们现在常看到的样子，而是从逆时针旋转90度的角度拍摄的，月球表面原本竖着立于地球的右侧（见第155页）。只有将照片按顺时针方向旋转，才符合地球从月球表面升起的样子。因此，在这种取景下，它并不能完全反映宇航员的经历。
《地出》提醒我们，对几乎所有人来说，我们对月球和地球的体验一直都是通过使用复杂技术制作的图像，以及人类对图像呈现方式的选择来实现的，并且将永远如此。也许正是这种想象上的距离以及物理上的距离，让月球对于我们地球上的人类来说一直如此奇妙。

内史密斯想象站在月球表面回望地球。他的作品启发了后来的科幻作家和艺术家。（p1）
威廉·安德斯在绕月飞行时拍摄了这张震撼人心的地球影像。这幅照片名为《地出》，通常以旋转后的角度展示。（p2）