Al igual que sus predecesoras, la nave espacial lleva el nombre de la diosa china de la Luna Chang'e.
El 1 de junio procedió a descender y alunizar en la cuenca del Polo Sur-Aitken sobre la zona sur del cráter Apolo.
Tras el alunizaje recogió unos 2 Kg de muestras de roca y polvo de esa parte del suelo lunar, situado en la cara oculta, utilizando un un taladro y un brazo mecánico.
Las muestras fueron traspasadas al al módulo de ascenso, el cual despegó de la luna el 4 de junio y se acopló al orbitador que realizó el retorno a la tierra.
Para la comunicación con la Tierra, al estar la cara oculta de la Luna fuera del alcance directo de las comunicaciones con el centro de control, se precisó del satélite Queqiao-2, que fue situado en órbita lunar en marzo de ese mismo año.