11月24日凌晨4点30分，长征五号遥五运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道。从文昌发射中心发射后，嫦娥五号将于 3 天后抵达月球，届时轨道飞行器将释放一个着陆器。在 14 天内，着陆器的机械臂将采集月球样本，并钻探到 2 米深处回收岩芯。按计划，嫦娥五号将采集 2 公斤月球样本并将样品带回地球。
嫦娥五号探测器，是由中国空间技术研究院研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器，全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。嫦娥五号将完成探月工程三期月面取样返回任务，是中国探月工程的收官之战。届时，中国有望成为人类历史上第三个获取月球样本的国家，而上一次月球采样，还要追溯至44年前的前苏联。
中国探月工程分“绕、落、回”三步走，绕月和落月任务已圆满完成。根据探月三期时间表，原计划于2017年12月发射嫦娥五号，实现月球取样并返回地球。但由于国产大推力火箭长征五号在2017年7月发射失利，这一计划被推迟了三年。