組織架構
嫦娥五号主要任務是月球取樣返回，它要面對取樣、上升、對接和高速再入等四個主要技術難題。根據日前的設計方案，嫦娥五号由軌道器、返回器、着陸器等多個部分組成，其中着陸器将進行月面軟着陸，并自動進行月面采樣、樣品封裝等操作，将樣品由着陸器的上升段攜帶升空進入月球軌道，與環月軌道上的軌道器對接，将樣品轉移到返回器内部，最後軌道器攜帶返回器點火機動，從環月軌道直接返回地球，返回器将在再入大氣層前分離，最後降落在我國北方的内蒙古草原上。
從這個軌道器、着陸器以及環月軌道對接的複雜設計方案看，嫦娥五号完全就是無人版的阿波羅登月，當前同樣計劃使用類似設計的深空探測器方案，是美國尚未立項的火星取樣返回探測器(MSR)，不過MSR最早也要2024以後發射，而我國的嫦娥五号預計2018年左右就要使用長征五号火箭發射，嫦娥五号取樣返回的複雜性和先進性在已有和正在研制中的深空探測器裡是空前的。當前嫦娥五号探測器着陸器的變推力發動機、交會對接微波雷達和激光雷達的研制都在緊密鑼鼓的進行中，着陸器上升段和軌道器所使用的3000牛發動機首次整機試車圓滿成功，已經轉入初樣研制階段。嫦娥五号可以攜帶約2千克樣本返回地球，這是使用複雜的月球軌道對接設計的結果，之前的蘇聯Luna 16探測器整體落月，最終取回樣品僅有100克。
按照我國航天的慣例，嫦娥五号肯定還有一個備份星，如果嫦娥五号任務順利的話，它很可能賦予嫦娥六号的編号，增減部分設備提高技術水平，根據探月一期和二期的月球探測成果，選取探測價值更大區域如月球極區或是在月球背面取樣返回。不過嫦娥六号還太過遙遠，很難對此做出有效的預測。
嫦娥五号返回艙已經在研制之中，從奔月軌道上返回的航天器有着很大的速度，如果無法減速，那麼就會“彈”出地球大氣層，再入之後的返回艙速度将達到每小時4萬公裡左右，相當于32馬赫左右，迄今為止中國設計的飛船沒有達到如此高的再入速度，因此如何安全控制返回艙重返大氣層是嫦娥5号能否成功的關鍵。
主要任務
嫦娥五号的第一個科學目标是展開着陸點區的形貌探測和地質背景勘測，獲取與月球樣品相關的現場分析數據，建立現場探測數據與實驗室分析數據之間的聯系。主要包含：着陸區的地形地貌探測：采樣點周圍形貌與結構構造特性；撞擊坑的形貌、大小與分布等。物質成份探測：采樣點的物質成份特性；月壤物理特征與結構；月殼淺層的溫度梯度探測等。第二個科學目标是對返回地面的月球樣品進行系統、長期的實驗室研究，分析月壤與月岩的物理特征與結構構造、礦物與化學組成、微量元素與同位素組成、月球岩石形成與演化過程的同位素年齡測定、宇宙輻射與太陽風離子與月球的互相作用、太空風化過程與環境演化過程等，深化月球成因和演化曆史的研究。
嫦娥五号和六号将共同完成中國探月三期工程“回”的任務，即實現月球采樣後自動返回。它們将帶着“四件套”升空，分别是月球着陸探測器、月面巡視器、月面上升器和軌道返回器。
要實現中國第一次月球采樣返回，需要突破很多技術，如樣品采集技術、月面上升起飛技術、月球軌道交會對接技術等，因為是高速返回，還需要突破載錄技術等。
采樣方面，不僅要采獲月球表面的月土，還要打孔，從2米底下的月球土層中取出不同深度的材料，拿回地球，因此嫦娥五号上還将攜帶鑽機。
嫦娥五号将是我國首次開展地外天體采用返回計劃，其中美蘇日都完成了不同程度的地外天體樣品采集，要采集地外天體表面物質需要完成一系列的地外天體臨近空間飛行，比如近距離飛掠某個天體，或者在目标天體上登陸。嫦娥五号采取的方式依然為軟着陸和垂直起飛，需要涉及許多關鍵技術，比如月球表面起飛技術、采樣後如何封裝，之後在月球軌道上對接，并脫離環月軌道進入轉移軌道，去月球的旅程十分容易，而是否能安全返回還需要進行驗證。
盡管目前的探月工程取得了一些進展，但總體上仍然落後于美俄，有關嫦娥五号探測器的任務設計已經在戈壁沙漠基地内進行測試，預計嫦娥五号将在着陸月球後将攜帶2公斤左右的樣本返回地球。
功能創新
嫦娥五号和嫦娥三号相比其中一個巨大跨越是嫦娥五号由4個器組成，着陸器、上升器、軌道器、返回器，4個器加起來質量很大，現在全部的所有發射場都已發射不了，必須要到新建的海南發射場發射，還要用新研制的長征五号發射。
嫦娥三号探測器系統首席科學家、中國科學院葉培建院士介紹，為了解決落點的問題，為了解決載陸角以調整沖擊力的問題，這一次并不是直接返回，而是分離進入大氣層到60公裡時将再跳回到宇宙當中去，再跳回大氣層，然後再回來。這是一個很大的創新。
攜帶設備
為了完成科學方針，嫦娥五号将搭載多種有用載荷，重要包含下降相機、光學相機、月球礦物光譜闡發儀、月壤氣體分析儀、月壤布局探測儀、采樣剖面測溫儀、岩芯鑽探機和機器取樣器等。
發射時間
最早有望2017年發射(按照嫦娥工程計劃2017年~2020年發射)，有極大可能于2018年發射。
國防科工局新聞發言人吳志堅16日在京表示，我國嫦娥五号月球探測器預計于2017年前後完成研制并擇機發射。
國防科工局新聞發言人吳志堅表示，嫦娥三号任務成功後，探月工程将轉入三期，主要目标是實現無人自動采樣返回。執行這一任務的嫦娥五号研制進展順利，預計于2017年前後完成研制并擇機發射。
發射地點
海南文昌衛星發射場。
最新進展（嫦娥五号試驗器）
今年（2014年）即将發射的試驗器，是2017年以前探月工程最後一個太空試驗，因為這項試驗風險太大，且沒法在地面進行模拟。月球起飛上升我們從來沒有搞過，到時候月球上見。——嫦娥三号探測器系統首席科學家葉培建
今年（2014-3-10），全國政協委員、嫦娥三号探測器系統首席科學家葉培建院士表示，今年将發射嫦娥五号的試驗器，用于驗證飛行器能否從月球軌道順利返回，并降落在預定的位置。葉培建表示，這是2017年實現探月無人采樣返回的最重要的試驗。
今年（2014年）嫦娥五号試驗器的任務，就是将軌道器和返回器的組合體送入月球軌道，再讓組合體返回地球。葉培建介紹，組合體在距離地球幾千公裡的太空中會分離，返回器會按照嫦娥五号将要走的路，回到地球，而軌道器就“不要了”，變為太空垃圾。将組合體送入太空的工作将在西昌完成。
葉培建介紹，高速返回地球，而且溫度很高，是兩個難點，這需要相當複雜的控制系統。葉培建透露，今年即将發射的試驗器，是2017年以前探月工程最後一個太空試驗，因為這項試驗風險太大，且沒法在地面進行模拟。而其餘例如在月球表面取樣，在地球上起飛等，都通過在地面上做模拟試驗的方法來驗證可靠性。“月球起飛上升我們從來沒有搞過，但可以地面做模拟實驗，到時候月球上見。”葉培建說。
此外他透露，2017年嫦娥五号發射将使用海南文昌發射基地，發射基地周圍還将建造一座文化公園。
