嫦娥三号任务全过程主要经历5个关键飞控阶段：分别是发射及入轨段；地月转移段；环月段；动力下降段；月面工作段。这是北京航天飞行控制中心副主任李剑透露的信息。
探月工程按照“绕、落、回”三步走的发展战略，分三期实施，嫦娥三号任务实现的“落”是承前启后的关键一步。
2日凌晨1时30分，嫦娥三号将由长征三号乙改二型(CZ-3B/G2)运载火箭从西昌卫星发射中心发射升空。飞行约1130秒，探测器与火箭分离，进入近地点200公里，远地点38万公里地月转移轨道。北京飞控中心将在发射段厦门站跟踪期间，控制嫦娥三号探测器完成姿控管路排气，器箭分离后，在远望六号测量船跟踪期间，嫦娥三号建立稳定飞行姿态，随后展开着陆缓冲机构和太阳帆板。
地月转移段，嫦娥三号将实施1至3次修正，飞行约112小时到达距离月面高度100公里的近月点。在地月转移期间，北京中心将择机组织深空干涉测量试验和三向测量精度验证试验。
探测器抵达近月点后，在北京中心控制下，计划于12月6日，使用7500牛变推力发动机，实施一次近月制动，进入高度为100公里的环月圆轨道；环月轨道运行4天后，计划于12月10日，地面控制探测器在月球背面完成减速制动，进入近月点高度15公里、远月点高度100公里的椭圆轨道；继续运行4天后，探测器到达动力下降段起始位置，开始实施动力下降。
嫦娥三号月球探测器包括着陆器和巡视器。着陆器和巡视器在飞行过程中通过连接压紧机构固定在一起，探测器软着陆月面后，控制着陆器释放巡视器，巡视器和着陆器开始互拍成像，控制两器各自开展月面探测工作。