嫦娥三号在国际上首次实现了月基近紫外巡天观测，填补了国际上GALEX卫星巡天在低银纬天区的部分空白。同时，嫦娥三号还进行了月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测和月基光学天文观测等科学任务。
其中，嫦娥三号上的月基光学望远镜发现了一些新的天文现象，如发现一个罕见的处于双星快速物质交流演化过程中的天体、发现一批处于双星慢速物质交流演化过程中的样本、发现一个处于六星系统中的半相接型密近双星、发现密近双星普遍存在于多星系统的可能性等。
嫦娥三号探测器成功登陆月球后，进行了一系列科学研究。其主要科学发现包括：月球地质结构、月面构造、月壳厚度、月壳强度、月球岩石成分、月球地球化学特征等。此外，通过对月球地质构造的分析，还为月球形成提供了更为准确的证据和数据支持，并为未来的探测提供了更为详实的科学基础。
嫦娥三号探测器于2013年12月2日在中国西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空，14日成功软着陆于月球雨海西北部，15日完成着陆器巡视器分离，并陆续开展了观天，看地和测月的科学探测和其它预定任务，取得一定成果。
自2013年12月14日月面软着陆以来，我国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录。
其拍摄的月面照片不久前首次公布。
这些照片是人类时隔40多年首获最清晰月面照片，其中包含大量科学信息，照片和数据向全球免费开放共享。
2017年1月9日，嫦娥三号工程获国家科学技术进步奖一等奖。