2004年，我国正式立项实施探月工程，确定了“绕、落、回”三期战略规划。中国探月工程又称“嫦娥工程”。探月工程，一是获取月球表面三维立体影像，二是分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点，三是探测月壤特性，四是探测地月空间环境等任务的总称。
通过“嫦娥一号”到“嫦娥五号”的发射，三期战略规划顺利完成。在此之前，实现在月球“挖土”目标的，只有俄罗斯和美国两个国家。二十世纪六七十年代，俄罗斯采用探测器无人采样，一共获得了300多克样品。美国通过阿波罗计划实现载人登月，12名航天员曾抵达月球，一共采集了约381.7千克月壤和月岩样品。1978年，美国曾经赠送了1克月球土壤给中国，中国科学家研究了其中0.5克。
嫦娥一号是我国首颗绕月人造卫星，是中国自主研制并发射的首个月球探测器。以中国古代神话人物嫦娥命名，由中国空间技术研究院承担研制。总重量为2350千克左右，尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米，太阳能电池帆板展开长度18米，预设寿命为1年。该卫星的主要探测目标是：获取月球表面的三维立体影像；分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点；探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。
嫦娥一号卫星于2007年10月24日18时05分左右在西昌卫星发射中心升空。2009年3月1日完成使命，撞向月球预定地点。
嫦娥二号卫星，是中国第二颗探月卫星、第二颗人造太阳系小行星，也是中国探月工程二期的技术先导星。嫦娥二号卫星由中国空间技术研究院研制，是中国第一颗探月卫星嫦娥一号卫星的备份星，沿用东方红三号卫星平台，造价约6亿元人民币。
嫦娥二号卫星于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭成功发射升空并顺利进入地月转移轨道。
嫦娥二号完成了一系列工程与科学目标，获得了分辨率优于10米月球表面三维影像、月球物质成分分布图等资料。2011年4月1日嫦娥二号拓展试验展开，完成进入日地拉格朗日L2点环绕轨道进行深空探测等试验。此后嫦娥二号飞越小行星4179（图塔蒂斯）成功进行再拓展试验，嫦娥二号工程随之收官。
嫦娥三号探测器，是中华人民共和国嫦娥工程二期中的一个探测器，是中国第一个月球软着陆的无人登月探测器。嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器（简称着陆器）和月面巡视探测器（简称巡视器）组成。
嫦娥三号探测器于2013年12月2日在中国西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空，当月14日成功软着陆于月球雨海西北部，15日完成着陆器巡视器分离，并陆续开展了“观天、看地、测月”的科学探测和其它预定任务，取得一定成果。2013年12月16日，中国官方宣布嫦娥三号任务获得成功。2016年8月4日，嫦娥三号正式退役。
自2013年12月14日月面软着陆以来，我国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录。其拍摄的月面照片不久前首次公布。据悉，这些照片是人类时隔40多年收获最清晰的月面照片，其中包含大量科学信息，照片和数据向全球免费开放共享。2017年1月9日，嫦娥三号工程获国家科学技术进步奖一等奖。
嫦娥四号探测器，简称“四号星”，是嫦娥三号的备份星。它由着陆器与巡视器组成，巡视器命名为“玉兔二号”。作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。
2018年5月21日，嫦娥四号中继星“鹊桥”号成功发射，为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支持。2018年12月8日，嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。2019年1月11日，嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器完成两器互拍，达到工程既定目标，标志着嫦娥四号任务圆满成功。
2019年2月11日，嫦娥四号着陆器、玉兔二号月球车进入第二个月夜休眠模式。
2019年3月20日，嫦娥四号探月工程团队获“影响世界华人大奖”。
2020年11月24日，中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，火箭飞行约2200秒后，顺利将探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅。通过“嫦娥五号”带回的月壤样本，分别来自月表和2米深度之下。“登月采集月壤的目的，一方面是为了探寻‘月球起源’；另一方面，也可以通过采集让科学家进一步分析，月球上有没有生命或是水的存在。”闻新告诉记者，关于月球起源，科学界有过多种假说，其中“撞击说”目前较为可行。“这一假说认为，地球早期受到一个火星大小的天体撞击，撞击的碎片和灰尘飘到太空中，在万有引力的作用下，最终形成了月球。‘嫦娥五号’带回月球土壤后，科学家通过分析，可以对月球起源的多种假说进行更好的论证。”
4月24日是中国航天日，探月工程四期将于今年正式启动，“嫦娥六号”已经“安排上了”的消息让无数国人为之振奋。深空探测的最终目的，是要将航天员送上月球。根据中国国家航天局公布的计划，对月球南极的探索将由嫦娥六号和七号来完成，而嫦娥八号则将进行一些关键技术的月面试验，为建设月球科研基地做一些前期探索。中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁曾透露，未来10年中国将在月球南极建立国际月球科研站，在那之前，会在今年或2023年做些实验。至于万众瞩目的载人登月，吴伟仁表示，也将在未来10年左右实现。
