嫦娥二號衛星共搭載了7台有效載荷，由它們來完成嫦娥二號任務的科學探測。這7台有效載荷包括：CCD立體相機、激光高度計、Ｘ射線譜儀、 γ射線譜儀、微波探測器、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器。 該衛星的主要探測目標是：利用CCD立體相機獲取高分辨率的月球表面三維影像；探測月球表面9種元素——硅、鎂、鋁、鈣、鐵、鈦、鉀、釷、鈾的含量與 分布特征；利用微波探測儀測量月球表面的微波輻射特征和利用太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器探測地月與近月空間環境。
嫦娥三號任務作為探月工程二期主任務，將完成三大工程目標和三類科學探測任務。 三大工程目標包括：突破月球軟著陸、月面巡視勘查、深空測控通信與遙操作，深空探測運載火箭發射等關鍵技術，提升航太技術水準；研製月球軟著 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、發射場、深空測控站、地面應用等在內的功能模組，具備月球軟著陸探測 的基本能力； 建立月球探測航太工程基本體系，形成重大項目實施的科學有效的工程方法。 而三類科學探測任務包括：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。 探月工程是中國16個國家科技重大專項之一，承擔“落月”任務的嫦娥三號是探月工程“繞、落、回”三步走中的關鍵一步，將實現中國航太器首次地外天體軟 著陸和月面巡視勘查，具有重要里程碑意義。
