12月2日1时30分，搭载着嫦娥三号的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空。
1时57分，据新华网报道，嫦娥三号进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。嫦娥三号发射成功！
据悉用于发射嫦娥三号的是长征三号乙改进型运载火箭。这枚火箭首次采取双激光惯组加卫星导航修正复合制导方式，确保卫星精确入轨。 在嫦娥三号发射前2个多小时的时候，北京航天飞行控制中心为参与报道的记者举行了见面会，飞控中心副主任李剑在记者见面会上说，此次嫦娥三号探月活动的科学目标有三项：
第一是开展月表形貌和地质构造的调查；
第二是开展月表物质成份和可用资源的调查；
第三是开展月球等离子体层探测和月基光学天文观测。
“嫦娥三号”探测器将首次实现月球软着陆和月面巡视勘察，并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测。
据李剑介绍说，地月转移段，嫦娥三号将实施1至3次修正，飞行约112小时到达距离月面高度100公里的近月点。在地月转移期间，北京中心将择机组织深空干涉测量试验和三向测量精度验证试验。
李剑称，探测器抵达近月点后，在北京中心控制下，计划于12月6日，使用7500牛变推力发动机，实施一次近月制动，进入高度为100公里的环月圆轨道；环月轨道运行4天后，计划于12月10日，地面控制探测器在月球背面完成减速制动，进入近月点高度15公里、远月点高度100公里的椭圆轨道；继续运行4天后，探测器到达动力下降段起始位置，开始实施动力下降。