一是配合运载火箭验证地月转移轨道直接发射技术；二是验证距月面100千米近月制动的月球轨道捕获技术；三是验证100千米15千米轨道机动与飞行技术；四是对二期工程的备选着陆区进行高分辨率成像试验；五是搭载轻小型化X频段深空应答机，配合我国新建的X频段地面测控站，试验X频段测控技术；六是试验遥测信道低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术，月地高速数据传输技术及降落相机技术；七是获取更高精度月球表面三维影像，分辨率由嫦娥一号卫星的120米提高至优于10米；八是探测月球物质成分；九是探测月壤特性；十是探测地月与近月空间环境。