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使用成熟的火箭
按照计划，长征3号甲被选为月球探测卫星的运载火箭，发射场选在西昌卫星发射中心，但要进行必要的适应性改造。
根据设计，嫦娥1号的运行轨道近地点为200千米，远地点为51000千米，属于大椭圆轨道。火箭必须精确地将探测器送入预定轨道，才能准确完成预定探测任务。为满足探月卫星的特殊要求，长征3号甲火箭控制系统增加了单机和线路备份，确保飞行过程中不出现任何偏差，万无一失。
选择长征3号甲主要考虑到它是长征系列火箭家族中发射成功率最高的成员之一。该火箭拥有更灵活而先进的控制系统，可在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，具有很强的适应性。它主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道和太阳同步轨道等其它轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星发射。
目前执行发射任务的长征3号甲火箭已进入试样研制阶段，部分组件和箭体已开始投产。但由于月球探测器尚处于初样设计阶段，今后研制人员还将根随着探测器研制的深入，逐步对火箭设计进行适应性修改，预计将于两年后出厂。
嫦娥1号发射时间的选择要考虑到光照、太阳入射角、测控条件和轨道限制等因素。发射后，卫星将用8～9天时间完成调相轨道段、地-月转移轨道段和环月轨道段飞行。在经过发射、飞行和进入预定轨道等程序后，如何将探测数据传回地面，是工程的技术难题。
嫦娥1号工程副总设计师龙乐豪说，通俗一点讲，该工程有三大目标，即“到得了”、“转得起”和“传得到”。嫦娥1号从起飞到进入目标轨道将多次经过中国上空。如地理位置和天气条件允许，人们有可能用肉眼观测到现代“嫦娥奔月”的情景。
测控和应用系统
由于旅途遥远，所以测控系统尤为重要。测控系统将以中国现有的S频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成，并进行必要的适应性改造。
嫦娥1号卫星不仅需要对月球进行全天候的观测，还需要把太阳能电池板始终对准太阳，同时又要把传送天线对准地球。目前，中国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线，但它们只能有4～6小时可用来接收星上信息。为了嫦娥1号计划的顺利实施，中国将分别在北京和昆明设一个直径50米(国内最大)和一个直径40米的天线。这样在我们的国土上，可用4个天线交叉干涉，对近40万千米远的嫦娥1号进行测控，并为应对外界干扰因素和意外因素留有应急的能量。
地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心以及科学数据处理和研究中心三个部分。
四大难关
虽然卫星和火箭采用成熟技术，但还是要攻克一些技术难点。中国航天器已到达的距地球最远距离为7万千米，而月球距地球达38万千米。而且月球以及月球与地球和太阳的相对关系具有其固有的特点，所以月球探测卫星与一般的地球卫星有很大不同。
据权威人士介绍，研制和发射嫦娥1号探月卫星的技术难点主要有4点：
一是轨道设计与控制。它是实现月球探测卫星绕月飞行的基本保证。在飞往月球轨道的过程中，月球卫星既不能碰着月球，也不能飞过去，因此轨道设计和控制是一个新问题。必须正确认识月球卫星轨道设计的客观规律，寻找合理的工程实施途径。
二是测控和数据传输。地月相距遥远，测控信号的空间衰减明显增大。同时为实现卫星绕月飞行，需经历复杂的轨道转移过程，其间的测控任务对星上和地面测控系统提出了更高要求。38万千米外的探测带来卫星天线怎么设计和地面站怎么设计等问题。
三是制导、导航与控制。月球探测卫星从绕地飞行到准确进入绕月飞行轨道，需经历多次复杂的轨道和姿态机动，要求控制精度高和实时性强。卫星对地观测是两体定向，即太阳帆板对日定向，观测设备和测控通信设备对地定向，以观测和传输信息。而绕月卫星是三体定向，即太阳帆板对日，观测设备对月，测控通信设备对地。三体定向问题要复杂得多。
四是热控技术。卫星绕着月球转，月球绕着地球转，地球又带着月球和月球旁的卫星绕着太阳转，相对关系比较复杂，从而导致绕月卫星的热变化巨大。而我们只能给嫦娥1号穿一件“衣服”，不能换。这件“衣服”要做到热的时候不热，冷的时候不冷，这是个难题。由于要经历复杂的热环境，热控技术必须适应复杂的外部温度变化，以保证星上所有设备处在正常的工作温度范围。
不过，上述4个技术难点，在目前的中国航天技术范围内都能采取有效措施加以解决。
飞行三阶段
为确保发射成功，中国决定采取多级推进的方式将月球探测卫星送入月球轨道。按照方案，卫星在和运载火箭分离后，将先在地球轨道上运行3～4圈，逐步加速到地-月转移轨道的入口速度，随后沿大椭圆轨道飞向月球。
具体飞行程序大致分为三个阶段：一是调相轨道段。卫星与运载火箭分离后，通过3次近地点变轨脱离地球轨道，进入奔向月球的地-月转移轨道。二是地月转移轨道段。卫星要在该阶段飞行5～6天，其间会进行2～3次中途修正，以确保正确进入预定月球轨道。三是环月轨道段。当卫星到达距月球200千米位置时，开始减速制动，通过3次近月点制动逐步降低轨道近月点，最终到达高200千米的极月圆轨道，进入正常工作状态。从发射到进入环月工作轨道，共约约8～9天。卫星将绕月运行1年，对月球的地质、土壤、环境和资源进行探测。目前卫星设计飞行速度为每秒十几千米。这一速度还可进一步提高。
由于月地距离遥远，卫星将采用一种特殊的双自由度定向天线。
回顾中国探月工程
1994年，中国曾组织相关专家对开展月球探测的必要性和可行性进行过初步分析与论证，认为中国已有能力开展月球探测，但由于各种原因，探月计划未能启动。
当时中国已启动了载人航天工程，要在长征2E火箭的基础上发展载人航天用的长征2F火箭，但该火箭首次发射什么载荷引起了大家的讨论。有人提出用有限的资金发射一颗月球探测卫星，并提出一个简易的月球探测方案。但最后这个方案未能实现，主要原因是当时对探月尚未提出一个完整的发展规划，缺乏长期和有深度的科学探测目标，同时当时国家的经济环境刚刚好转，航天基础还不像今天这样扎实，只能做到简单的环月飞行，对国家科技发展贡献有限。
从1998年开始，在著名天体化学家、中国科学院院士欧阳自远先生的倡议下，相关研究单位和部门组织许多相关专家与研究人员对开展中国月球探测的可行性和必要性以及科学目标进行了系统的分析与研究，先后向相关主管部门提交了《中国月球探测发展战略研究》和《月球资源探测卫星科学目标》等论证报告。
2000年8月，在国防科工委的组织下，由王大珩等9位院士和总装备部、航天科技集团、科技部、中科院和高等院校的5位专家组成评审组，对中国科学院提出的“月球资源探测卫星的科学目标与有效载荷”进行了论证评审。
2001年成立了由中国科学院相关单位组成的专家研究小组，在此基础上开始了一些关键技术(如有效载荷)的攻关和地面应用系统等的研究工作。
2001年10月，中国月球探测计划项目立项。2002年3月向国家提交“月球资源探测卫星工程可行性”的立项告。
2004年1月，中国月球探测一期工程正式启动，国防科工委任命了中国月球探测工程总指挥、总师和首席科学家，各项工作进入工程实施阶段。
目前，嫦娥1号工程各项准备工作已进入初样研制阶段，部分系统和分系统已研制出产品。现有的航天测控网和中国科学院天文测控网将联合为探月卫星发射和运行提供测控服务。用来接收探月卫星发回数据的地面接收系统的基础工程建设也基本完成，整个天线架设工作进展顺利。
前景展望
嫦娥1号工程的核心是实现从地球走向月球，充分利用中国现有的成熟航天技术，研制和发射月球探测卫星，突破地月飞行、远距离测控通信、绕月飞行、月球遥感与分析等技术，并建立中国月球探测航天工程的初步系统。
此后将在2010年前向月球发射无人探测装置，实现月面软着陆探测；在2020年前完成采集月壤样品的工作，实现月面巡视勘察采样返回。第二和第三阶段工作已纳入国家中长期科技发展规划，正在进行论证。
根据预想，未来第二期计划将用月球车对月面进行巡视勘察，并拟建立一个月基天文站，借助月球几乎没有大气的便利条件，对太空和地球进行观测。二期计划中采用的月球车，将采用全国招标的方式来选择。如果月球车计划能成功，那么这套方案稍作修改，就可以用到未来的火星探测中去。
月球探测是众多高技术的高度综合，将带动和促进航天技术和中国基础科学等其它高技术的发展，如大推力运载火箭、深空探测、深空测控、光电子、机器人、人工智能、遥科学、新能源和新材料技术等。这些高技术的进步将会在国民经济和国防建设等方面得到推广和运用，产生显著的社会和经济效益，并推进中国航天领域的国际合作。
绕月探测工程总设计师、中国航天科技集团公司高级技术顾问、中国科学院院士孙家栋认为，中国月球探测的主要目的是从科学的角度去了解月球这个离我们最近的天体，发展航天工程技术。随着月球探测各期工程的分步实施，逐步突破绕月探测关键技术、月球软着陆与自动巡视勘测技术和月球自动采样与地-月往返技术，研制和发射月球探测卫星、月球软着陆器与月球车和月球采样返回器，建立并逐步健全月球探测航天工程系统，为未来的深空探测活动奠定技术基础。随着工程的进展，中国的航天技术将得到整体提升，实现跨越式发展。
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