嫦娥三号任务为满足月球探测二期工程测控通信的需要，地面将建立更大口径、多频段天线站，并研究精确测定轨的模型与方法。探测器要研究更高增益的编码技术和天线技术，从而使中国具备火星探测的测控通信能力。

嫦娥三号任务将首次利用超宽带毫微秒脉冲技术探测月壤厚度和月壳岩石次表层地质结构；首次在月球上开展极紫外望远镜观测地球等离子体层；国际上首次进行月基光学天文观测，使中国获第一手现场科学探测数据。

随着“嫦娥三号”的成功发射,12月2日上午,国防科工委月球探测中心相关专家透露,探月工程的最终目标是本世纪在月球上建立永久性载人基地,开发和利用月球的资源、能源和特殊环境,总的步骤为探月、登月和驻月,即实现“探、登、驻”的目标。
而中科院公布的“中国2050年科技发展路线图”也指出,我国将在2030年前后实现载人登月,建立月球基地;并在2050年前后,载人从月球基地飞向更远的行星,具备载人登火星能力。