2000年
11月，国务院新闻办公室发表了《中国的航天》政府白皮书，其中“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”被列入了近期发展的目标。

2003年
4月，国防科工委下达了月球探测工程关键技术攻关重大背景型号预研项目，月球探测工程进入工程立项前的攻关阶段。与此同时，国家航天局宣布正式启动月球探测工程的预先研究。

2004年
1月，国务院正式批准了绕月探测工程立项。
2月，经国务院批准，成立了绕月探测工程领导小组，由国家发改委、科技部、国防科工委、财政部、总装备部、中国科学院和中国航天科技集团公司等单位组成，国防科工委主任张云川任领导小组组长。领导小组下设绕月探测工程领导小组办公室，作为领导小组的办事机构。绕月探测工程领导小组第一次会议召开，会议通过了《绕月探测工程研制总要求》，同时将工程命名为“嫦娥工程”。
11月，绕月探测工程领导小组召开第二次会议，审议并通过工程转入初样研制阶段。

2005年
12月，绕月探测工程领导小组召开第三次会议，会议审议了《关于绕月探测工程整体转入正样研制阶段的报告》，研究决定绕月探测工程总体由初样阶段正式转入正样阶段，嫦娥一号卫星和运载火箭进入飞行产品的生产阶段，测控、发射场和地面应用系统进入系统集成和联试阶段。

2007年
8月，绕月探测工程完成了嫦娥一号卫星和长征三号甲运载火箭产品研制，通过了各项试验考核验证；完成了发射场、测控、地面应用系统的建设；嫦娥一号卫星于通过了出厂评审。经绕月探测工程领导小组批准，工程已转入发射实施阶段。
10月24日，嫦娥一号卫星由长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射升空。火箭点火24分钟后，星箭分离，将卫星送入近地点高度205公里、远地点高度50900公里，周期约16小时的超地球同步转移轨道。实现了准时发射、准确入轨的目标，取得了发射阶段的圆满成功。
10月25日、26日、29日，嫦娥一号卫星分别顺利实施了1次远地点加速和2次近地点加速。
10月31日，嫦娥一号卫星顺利完成调相轨道段的飞行，实施了第3次近地点加速，将远地点高度提高至40万5000公里，按预定的时间、位置、速度成功进入地月转移轨道，标志着嫦娥一号卫星开始进入奔月之旅。
11月2日，顺利完成轨道修正，原设计的3次轨道修正由于变轨控制准确，取消了2次。　
11月5日，嫦娥一号卫星首次飞达近月点，顺利实施第一次近月制动，卫星成功被月球捕获，进入周期为12小时，近月点210公里、远月点8600公里的月球极轨椭圆轨道，标志着嫦娥一号已经成为一颗绕月卫星。
11月6日、7日嫦娥一号卫星顺利完成第2次和第3次近月制动，成功进入经过月球南北两极，轨道周期127分钟的圆轨道。通过3次制动，嫦娥一号相对月球的速度共减小约848米每秒，从近月点高度212公里、远月点高度8617公里的椭圆轨道调整为轨道高度约为200公里的圆形轨道。
至此，嫦娥一号卫星从10月24日成功发射以来，经过326个小时的飞行,顺利实施了4次加速、1次中途轨道修正、3次近月制动共8次变轨，经历调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道3个阶段，总飞行距离约180万公里，最终成功进入环月工作轨道。
11月26日，国家航天局正式公布了嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像，这标志着中国首次月球探测工程取得圆满成功。

2010年