2013年12月2日，嫦娥三号探测器在中国西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射升空。
三、二、一嫦娥三号长征三号乙运载火箭发射成功详细文字报道，开火，起飞！ 1时30分，搭载嫦娥三号探测器的嫦娥三号增强型火箭从西昌卫星发射中心起飞。助推器分离... 2:18 嫦娥三号探测器太阳能电池板展开...
时任西昌卫星发射中心主任张振中：现在宣布嫦娥三号发射任务圆满成功！
嫦娥三号飞行轨迹图
搭载玉兔号月球车的嫦娥三号的成功发射只是漫长的太空之旅的第一步。接下来，它还必须经过软着陆、唤醒和检查测量等多项测试。其中，嫦娥三号登月最为惊险。
月球没有大气层，嫦娥三号不能使用降落伞减速。当它下降到离月球100米的地方时，它在空中盘旋。中国探月工程总设计师吴伟仁表示，着陆器需要自己选择着陆点。
吴伟仁：这个悬停很重要。悬停是寻找着陆点。我们要求下坡后沟不能超过20厘米嫦娥三号长征三号乙运载火箭发射成功详细文字报道，同时坡度不能超过8度，尽量平整。这个选择是由着陆器自己控制和选择的。
2013年12月14日21时11分15秒，三米高、一吨重的嫦娥三号在飞行38万公里后安全降落在月球表面，使中国成为世界第三实现月球表面软着陆的国家，也是第三个实现月球探测探索的国家。中国探月工程首任首席科学家欧阳自远表示，观测天、地、月是嫦娥三号需要完成的三大科学任务。
欧阳自远：我们必须选择以前没有人做过的事情，中国在世界上第一次做到了。
嫦娥三号不负众望。第一次从月球上看地球，第一次证明月球没有水，获得地球等离子体层的第一幅图像，完成了第一次月球地质剖面和第一次天体普查。随着嫦娥三号任务的圆满完成，我国探月工程“绕、落、回”三步走战略顺利推进，开始全面过渡到新阶段无人自动采样返回。
