La tercera fase consiste en recoger muestras lunares de la cara visible y retornarlas a la Tierra, tareas para Chang'e 5 y Chang'e 6.

[6]​ Actualmente sigue planeado que la nave sea lanzada mediante un cohete Larga Marcha 5, y la zona de aterrizaje prevista es Mons Rümker en Oceanus Procellarum, situada en la región noroeste de la cara visible de la Luna.

En la órbita lunar utiliza sus restantes 800 kg de combustible para probar maniobras claves para misiones lunares futuras.

[19]​ El aterrizador llevará cámaras de aterrizaje, una cámara panorámica, un espectrómetro para determinar la composición mineral, un instrumento para analizar los gases del suelo lunar, un detector térmico de muestreo seccional, y un georradar.

[11]​[15]​ Para adquirir muestras, estará equipado con un brazo robótico, un martillo rotativo-percutor, una pala para muestreo, y tubos de separación para aislar muestras individuales.