嫦娥一號主要有四個任務：
·用CCD立體相機和激光高度計繪制完整的立體月球地圖，從而獲取覆蓋全月面的地形圖，有助研究月球地質構造的演化，為未來登月地點的選擇提供有用的參考數(shù)據(jù)。
·探測月球上的鈦和鐵等14種元素分布，并會利用成像光譜儀，測定造巖礦物，如橄欖石、輝石、斜長石等在月球表面的含量與分布情況。
評估月球土壤厚度和氦-3的資源量。
·監(jiān)測月-地之間的空間環(huán)境，利用高能粒子探測器和太陽風探測器記錄太陽風數(shù)據(jù)，以及太陽活動對月-地之間空間環(huán)境的影響。
后期
由于減少了變軌次數(shù)，嫦娥一號省下的燃料足夠其工作一年有余。在預計工作期滿之時，專家預計可以將衛(wèi)星軌道調整為100公里，以獲得更清晰的月面圖像。另有計劃使嫦娥一號主動撞月。
出于避免突發(fā)事故的考慮，嫦娥一號一共制造了兩顆，而由于嫦娥一號正式星的成功發(fā)射，其備份星失去了備份功能，中國探月工程首席科學家歐陽自遠表示，嫦娥一號備份星（即嫦娥二號）將于2010年10月發(fā)射升空。備份星將不再進行多次變軌，而是直接進入地月轉移軌道。而且，備份星的月球軌道高度也會有
變化，星載設備會有更換。
嫦娥二號探月任務
嫦娥二號分別在100×100公里的圓軌道和100×15公里的橢圓軌道進行了高分辨率成像和環(huán)月探測，完整獲取了7米分辨率的月球表面三維影像數(shù)據(jù)，并完成了對嫦娥三號落月任務預選著陸區(qū)虹灣局部區(qū)域的達到1.3米的高分辨率成像。嫦娥二號CCD立體相機完成了第一個覆蓋周期的拍圖和六個縫區(qū)的補拍工作，獲得的影像數(shù)據(jù)實現(xiàn)了月面99.9％的覆蓋，地面應用系統(tǒng)利用CCD立體相機在100km軌道上獲取的虹灣影像數(shù)據(jù)，制作完成了7米分辨率的“月球虹灣地區(qū)影像圖”。
太陽風離子探測
通過嫦娥二號攜帶的太陽風離子探測器的測量、以及對得到的數(shù)據(jù)進行分析研究，發(fā)現(xiàn)當嫦娥衛(wèi)星逐步接近月球表面的一個著名的磁異常區(qū)＂Serenitatis Antipode＂的時候，質子的密度和體速度均降低，而質子溫度顯著升高，這些趨勢都完美的符合理論上對太陽風和“微磁層”相互作用所期待產(chǎn)生的效應，結果很好的驗證了月球表面磁異常結構附近可能存在“微磁層”，其結果要遠比以往美國LP探測器所獲得的太陽風電子數(shù)據(jù)和印度Chandrayaan-1探測器所獲得的氫原子數(shù)據(jù)的結果更明顯，更有說服力。
拉格朗日l2點任務
2011年4月1日，嫦娥二號到達設計壽命。為了積累深空探測經(jīng)驗，嫦娥二號于6月9日下午離開月球，前往距地球約150萬公里遠的日一地拉格朗日L2點，對太陽實施探測，同時進行測控技術等試驗。8月25日嫦娥二號進入日地拉格朗日L2點的環(huán)繞軌道。該軌道為類似橢圓形軌道，衛(wèi)星環(huán)繞軌道1周需6個月時間。成功到達L2點后，嫦娥二號刷新了中國航天測控距離的紀錄，也成為了世界首個從月球直接前往日地拉格朗日點的航天器。
4179號小行星探測任務
2012年4月15日，嫦娥二號離開地日拉格朗日L2點前往有撞擊地球危險的小行星4179進行探測。北京時間2012年12月13日16時30分09秒，嫦娥二號在距地球約700萬公里遠的深空掠過小行星4179，最近距離僅為3.2公里，飛掠時速高達10.73公里／秒。這是中國第一次對小行星進行探測，中國也成為繼美國、歐空局和日本后，第四個對小行星實施探測的國家或組織。
深空探測
設計壽命6個月的嫦娥二號在工作26個月后，將繼續(xù)飛向更遠的深空，并于2013年1月5日23時46分，在北京航天飛行控制中心精確控制下，嫦娥二號衛(wèi)星深空探測成功突破1000萬公里，2013年3月已經(jīng)突破2000萬公里深空，并將繼續(xù)往更遠的深空飛行。截至2013年6月初，嫦娥二號衛(wèi)星距離地球已超過3500萬公里。預計星地距離將于2013年7月14日達到5000萬公里，2014年7月有望達到1億公里。技術人員通過分析認為，嫦娥二號飛行距地最遠可達到約3億公里。嫦娥二號成為目前中國首顆飛入行星際的探測器，在后續(xù)的星際飛行中，其飛行目標將主要聚焦在星載設備長壽命考核、自主飛行能力、行星際遠距離測控驗證等方面。截至2013年11月26日，嫦娥二號已經(jīng)距離地球超過6000萬公里。2014年2月14日，嫦娥二號距離地球超過7000萬公里。截至2014年年中，嫦娥二號已突破1億公里深空。根據(jù)2020年《解放軍報》的報道，在2014年，嫦娥二號探測器的下行信號逐漸消失?，F(xiàn)在，嫦娥二號已成為太陽系的一個人造衛(wèi)星，沿著橢圓軌道繞太陽飛行，預計將在2029年回到地球附近。
嫦娥三號任務目標
三大工程目標：
·突破月球軟著陸、月面巡視勘察、深空測控通信與遙操作、深空探測運載火箭發(fā)射等關鍵技術，提升航天技術水平。
研制月球軟著陸探測器和巡視探測器，建立地面深空站，獲得包括運載火箭、月球探測器、發(fā)射場、深空測控站、地面應用等在內的功能模塊，具備月球軟著陸探測的基本能力。
建立月球探測航天工程基本體系，形成重大項目實施的科學有效的工程方法。
三類科學探測任務：
·月表形貌與地質構造調查。
·月表物質成分和可利用資源調查。
·地球等離子體層探測和月基光學天文觀測。
嫦娥四號任務目標
工程目標
1．研制發(fā)射月球中繼通信衛(wèi)星，實現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點的測控及中繼通信。
2．研制發(fā)射月球著陸器和巡視器，實現(xiàn)國際首次月球背面軟著陸和巡視探測。
科學任務
·開展月球背面低頻射電天文觀測與研究。
·開展月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組份及月表淺層結構探測與研究。
試驗性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測研究。
嫦娥5號任務目標
嫦娥五號的科學目標為：
·進行著陸區(qū)的現(xiàn)場調查和分析。
·開展月球著陸區(qū)地形探測和地質勘察，獲取與月球樣品相關的現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)與實驗室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。
·對月球樣品進行系統(tǒng)、長期的實驗室研究，分析月壤的結構、物理特效、物質組成，深化月球成因和演化歷史的研究。
工程目標包括：
·突破窄窗口多軌道裝訂發(fā)射、月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉移、地球大氣高速再入、多目標高精度測控、月球樣品儲存等技術。
·實現(xiàn)首次地外天體自動采樣返回，推進中國科學技術重大跨越。
·完善探月工程體系，為載人登月和深空探測奠定一定的人才、技術和物質基礎。
嫦娥6號任務目標
嫦娥六號任務的科學目標為：
·完成月球背面著陸區(qū)的現(xiàn)場調查和分析；
·完成月球背面樣品的分析與研究。
任務的工程目標為：
·突破月球逆行軌道設計與控制技術；
·突破月背智能采樣技術和月背起飛上升技術；
·實現(xiàn)月球背面自動采樣返回；
·開展有效的國際合作。
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