北京時間12月12日9時54分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體在經歷了6天的環月等待後，進行了第一次月地軌道轉移，從近圓形軌道變為近月點高度約200公裡的橢圓軌道。主要目的是通過月球軌道上的軌道機動，使軌道器和返回器組合體進入月地轉移軌道，後續，組合體再次進行第二次月地轉移入射，從而擺脫月球引力，進入月地轉移軌道返回地球。
嫦娥五號任務被稱為我國迄今最複雜的航天任務之一，一共要經歷11個階段：發射入軌、地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降、月面工作、月面上升、交會對接與樣品轉移、環月等待、月地轉移、再入回收。目前11步已經進行到第10步，最後再入回收。
最後的再入回收階段十分關鍵，此次返回與以往有所不同，主要難度在於返回器速度過高，速度達到第二宇宙速度11.2公裡/秒，再返回時，如果不能及時減速，有可能撞毀在地面上。為此，科研人員為它設計了一個「打水漂」的返回方式，採用地球大氣層阻力進行減速，返回器首先以第二宇宙速度衝向地球，在進入地球大氣後，很快又跳出來，然後再次進入大氣層。一出一進之間，就順利實現了減速，然後打開降落傘，預定著陸點在內蒙古四子王旗附近。內蒙古四子王旗航天著陸場位於內蒙古中部阿木古郎大草原，是我國最重要的航天著陸場。中國的神舟一號至神舟十一號飛船，都在這裡成功著陸。這一地區人煙稀少，每平方公裡人口不超過10人，非常適宜太空飛行器著陸。
接下來，嫦娥五號還將迎接以下三項挑戰，軌道器帶著返回器飛到地球上空，返回器和軌道器脫離，獨自穿過大氣層，完成著陸過程。
此次嫦娥五號任務從11月24日凌晨發射到12月17日落回地球，總共歷時約23天，將採集約2千克的月球巖石、土壤樣本返回地球，任務圓滿成功後，將成為人類時隔44年來第一個月球採樣返回任務。