5月3日，嫦娥六號探測器在海南文昌航天發射場1號工位，由長征五號遙八運載火箭發射升空。

據嫦娥六號任務副總設計師王瓊介紹，該任務飛行全過程約53天，由發射入軌段、地月轉移段、近月制動段、環月飛行段、著陸下降段、月面工作段、月面上升段、交會對接與樣品轉移段、環月等待段、月地轉移段和再入回收段11個飛行階段組成。

王瓊對任務主要飛行過程進行了介紹。他說，探測器與運載火箭分離后，沿地月轉移軌道飛行，到達軌道高度約為200公里的近月點附近。

在近月點附近，探測器將實施1次近月制動，進入近月點高度為200公里、軌道周期為12小時的環月橢圓軌道。在該軌道上將擇機實施立方星分離。

探測器在12小時環月橢圓軌道上通過兩次近月制動，進入平均高度200公里、周期為兩小時的環月圓軌道，并在該軌道上完成著陸上升組合體與軌返組合體的分離。

分離后，軌返組合體繼續環月飛行，著陸上升組合體在環月軌道運行約1天后，通過實施兩次降軌變軌，進入近月點約15公里、遠月點約200公里的橢圓軌道。

著陸上升組合體在環月橢圓軌道上繼續運行約1天，擇機實施著陸下降，經歷主減速段、快速調整段、接近段、懸停避障段、緩速下降段，在月面預定區域軟著陸。著陸下降過程約15分鐘。

著陸后，著陸上升組合體采用鉆取和表取兩種采樣方式，完成月壤的取樣和封裝;同時，有效載荷、國際載荷開展就位探測。月面工作時間約為48小時。

完成月面工作后，上升器攜帶月球樣品在月面起飛，通過實施4次軌道機動，采用多圈多脈沖共面橢圓軌道交會策略，導引至高度為210公里的環月圓軌道上，與軌返組合體實施交會對接。

在著陸上升組合體月面工作期間，軌返組合體通過實施調相機動，使得軌道器在遠程導引段終點(交班點)到達200公里圓軌道上合適的相位。

交會對接完成后，月球樣品從上升器轉移至返回器內。軌返組合體擇機與上升器及對接艙段分離，在環月軌道上巡航飛行，等待月地轉移窗口，在預定時機加速進入月地轉移軌道。

經歷1至3次中途修正后，軌返組合體到達距地球約5000公里高度處，返回器與軌道器分離。返回器以半彈道跳躍方式再入地球大氣層，計劃著陸于內蒙古四子王旗預定著陸區。

王瓊表示，相比嫦娥五號任務在月球正面采樣返回，嫦娥六號任務將在鵲橋二號中繼星的支持下，首次實施月球背面采樣返回，將突破多項關鍵技術，并開展廣泛的國際合作。

嫦娥六號探測器上搭載了4臺國際載荷。其中，法國氡氣探測儀將對月球表面氡氣同位素開展原位探測，研究揮發物在月球環境下傳輸和擴散的機制;歐洲航天局月表負離子分析儀將對月球表面負離子進行探測，研究等離子體和月面的相互作用機制;巴基斯坦立方星將開展在軌成像任務，驗證納衛星月球軌道探測技術;意大利激光角反射器作為在月球背面的定位絕對控制點，可以與其他月球探測任務開展聯合測距與定位研究。

中國探月工程四期于2021年12月獲批立項，其中嫦娥六號任務瞄準2024年5月首發窗口，以月球背面南極—艾特肯盆地為預選著陸區。任務的工程目標是突破月球逆行軌道設計與控制技術、月背智能采樣技術和月背起飛上升技術，實現月球背面自動采樣返回，同時開展有效國際合作。任務的科學目標包括月球背面著陸區的現場調查和分析，月球背面樣品的分析與研究。任務由工程總體和探測器系統、運載火箭系統、發射與回收系統、測控系統、地面應用系統組成。