2013年11月30日,“嫦娥三号”任务发射场区指挥部研究决定,“嫦娥三号”将在12月2日1时30分于西昌卫星发射中心实施发射。2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”从西昌卫星发射中心成功发射。火箭飞行30多分钟后,器箭分离,“嫦娥三号”顺利进入近地点高度200公里,远地点高度约38万公里的地月转移轨道。“嫦娥三号”奔月飞行约需112小时,在此期间将视情况进行轨道修正,预计探测器将于12月6日飞行至月球附近,实施近月制动,进入100×100公里的环月圆轨道。按照计划,“嫦娥三号”于12月中旬择机在月球虹湾地区实现软着陆,将开展月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测和月基光学天文观测等科学探测任务。