——探测月球物质成分。利用经技术改进的γ射线谱仪和X射线谱仪，可以探测月球表面9种元素——硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征，获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。
——探测月壤特性。利用微波探测技术，测量月球表面的微波辐射特征，获取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波辐射亮度温度数据，估算月壤厚度。
——探测地月与近月空间环境。嫦娥二号卫星在轨运行期间正是太阳活动高峰年，是探测研究太阳高能粒子事件、CME、太阳风，及它们对月球环境影响的最佳探测时期。利用太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器，获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、成分、能谱及其随时空变化的特征，可研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用；获取地月空间环境数据，可为后续探月工程提供环境科学数据。
此次任务由5大系统构成 总投入约9亿元
中国国防科工局探月与航天工程中心提供信息称，“嫦娥二号”任务总经费投入大约9亿人民币，共由卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用5大系统构成。
卫星系统：由中国航天科技集团公司空间技术研究院为主承担，其中有效载荷由中国科学院负责研制。其主要任务是研制“嫦娥二号”卫星，完成在轨试验和探测任务。
运载火箭系统：由中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院为主承担，主要任务是改进研制“长征三号丙”运载火箭，将“嫦娥二号”卫星直接发射至近地点200公里、远地点约38万公里的地月转移轨道。
