Quando os Estados Unidos enviaram 12 astronautas para a Lua e realizaram com sucesso vários estudos científicos, outros países do mundo também estavam a tentar explorar a Lua. Com o aumento da força económica e do nível tecnológico da China, o país também iniciou o programa lunar "Chang'e" em setembro de 2003. Tendo em conta as características da China, o programa "Chang'e" pretende alcançar quatro objetivos científicos: "obter imagens tridimensionais da superfície lunar, analisar a distribuição de elementos úteis e tipos de materiais na superfície lunar, explorar as características do solo lunar e explorar o ambiente espacial Terra-Lua". Para alcançar estes quatro objetivos, o programa "Chang'e" será dividido em três etapas: "órbita, aterragem e regresso". "Orbitar" consiste em lançar uma sonda lunar da Terra e fazê-la orbitar a Lua, para que possa realizar uma exploração global da superfície lunar. "Aterragem" refere-se ao lançamento de uma sonda lunar e à sua aterragem suave na superfície lunar, libertando um rover lunar para realizar uma exploração local da superfície lunar. "Regresso" consiste na decolagem da sonda lunar da superfície lunar após a recolha de amostras e no seu regresso seguro à Terra, para que as amostras lunares possam ser analisadas em laboratórios terrestres.
Em 24 de outubro de 2007, às 18h05m04, foi lançada com sucesso a primeira sonda lunar chinesa, "Chang'e 1". Em 5 de novembro, às 11h37m, após a primeira travagem lunar, a "Chang'e 1" entrou na órbita lunar. Em 26 de novembro, a China divulgou a primeira imagem da superfície lunar captada pela sonda "Chang'e 1". Esta imagem tinha uma precisão de 120 metros e foi captada numa localização situada entre os 83°E e os 57°E e entre os 70°S e os 54°S, abrangendo uma área de superfície lunar com cerca de 280 km de largura e 460 km de comprimento. Durante o ano seguinte, os instrumentos científicos a bordo da sonda "Chang'e 1" realizaram uma exploração científica multifacetada da Lua, recolhendo uma grande quantidade de dados científicos valiosos. Em 1 de março de 2009, às 16h13m10s, sob o controlo do centro de controlo terrestre, a sonda "Chang'e 1" impactou com precisão na superfície lunar, concluindo com êxito a primeira missão lunar da China.
Em 1 de outubro de 2010, às 18h59m57s, foi lançada com sucesso a segunda sonda lunar chinesa, "Chang'e 2". Como sonda de reserva da "Chang'e 1", o lançamento da "Chang'e 2" foi diferente do da "Chang'e 1". Após o lançamento, a "Chang'e 2" entrou diretamente na órbita Terra-Lua em 11 de novembro, às 11h38m. Devido à atualização dos equipamentos de exploração e à redução da altitude da órbita, a precisão da exploração foi ainda maior. Após a conclusão de todas as tarefas de exploração previstas, em 9 de junho de 2011, a sonda "Chang'e 2" deixou a Lua e dirigiu-se para o ponto de equilíbrio gravitacional entre a Terra e a Lua, situado a 1,5 milhões de quilómetros da Terra (designado por L2), onde chegou em 25 de agosto, às 23h24m, para realizar uma exploração adicional do espaço profundo e recolher dados de investigação para futuras missões de exploração de objetos celestes mais distantes por parte da China.