嫦娥二號衛星是嫦娥一號衛星的姐妹星，由長三丙火箭發射。但是嫦娥二號衛星上搭載的CCD相機的解析度將更高，其他探測設備也將有所改進，所探測到的有關月球的數據將更加翔實。“嫦娥二號”于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛星發射中心發射升空，並獲得了圓滿成功。
嫦娥飛天
2010年10月1日11時：嫦娥正式進入發射程式，19時57分36秒：宣佈發射成功。
近月制動
10月6日上午，“嫦娥二號”在近月點100公里處踩下剎車，成功實施第一次近月制動。這標誌著“嫦娥二號”由地月轉移軌道進入週期約12小時的環月軌道。
虹灣成像
10月26日21時27分，北京航太飛行控制中心對嫦娥二號衛星實施了降軌控制，約18分鐘後，衛星成功進入了遠月點100公里、近月點15公里的試驗軌道，為在月球虹灣區拍攝圖像做好準備。
公佈月圖
11月8日，國家國防科技工業局首次公佈嫦娥二號衛星傳回的嫦娥三號預選著陸區月球虹灣區域局部影像圖。
太空轉向
11月13日，國家國防科技工業局對外公佈了安裝在嫦娥二號上的4台監視小相機拍攝的畫面和視頻。從第二次近月制動拍攝的畫面可以看到發動機的點火過程以及飛行狀態下拍攝到的月球和月表細節。而在第三次近月制動期間，嫦娥二號衛星精確地拍攝到了衛星在調整姿態時的角度轉換，這相當於衛星在太空打了一把方向盤，因此拍攝出的衛星動作幅度的變化，月球的角度變化，都讓人暗暗叫絕。
