В 1998 году Комиссия по науке, технике и промышленности в интересах национальной обороны при Госсовете КНР инициировала постепенно усложняющуюся программу освоения Луны. В 2003 году известный гео- и космохимик Оуян Цзыюань озвучил научные цели и задачи фазы исследований, сочтя ключевыми вопросами изучение распределения лунных энергетических и минеральных ресурсов и их будущую эксплуатацию, использование уникальных свойств окружающей среды, таких как глубокий вакуум (атмосферных возмущений нет, как и глобального магнитного поля), устойчивая геологическая структура, слабая гравитация и отсутствие загрязнений.

Оуян Цзыюань предложил выполнить подробное трёхмерное картирование поверхности Луны, изучить её геологию, возраст пород и их дифференциацию, а также оценить содержание и поверхностное распределение алюминия, кальция, хрома, железа, марганца, магния, кислорода, калия, кремния, натрия, титана, тория, урана и редкоземельных элементов. Не забыл китайский геохимик упомянуть и пресловутый «гелий-3» (³Не), а также призвал тщательно прозондировать радиационную обстановку Селены и ее окрестностей.

Оуян Цзыюань озвучил научные цели исследования Луны в 2003 году.

В 2004 году была утверждена программа запусков автоматических научных аппаратов, получившая имя «Чанъэ» в честь персонажа китайской мифологии (богини Луны у даосов). Первоначально она предусматривала три этапа, включающие полеты по окололунной орбите, мягкую посадку на поверхность и доставку образцов лунного грунта на Землю.

Первый этап был успешно реализован запуском искусственных спутников Селены «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2». Первый проработал на окололунной орбите с 5 ноября 2007-го по 1 марта 2009-го, а второй – с 6 октября по 8 июня 2011-го, а затем перелетел в окрестности точки Лагранжа L2 системы «Солнце — Земля», откуда убыл на встречу с астероидом Тутатис, которая состоялась 13 декабря 2012 года. Получив необходимые научные данные, эти зонды продемонстрировали также способность Китая решать сложные межпланетные задачи.

На втором этапе на Луне высаживались автоматические планетоходы. 14 декабря 2013 года зонд «Чанъэ-3» совершил мягкую посадку на поверхность Селены и доставил «Юйту-1», который стал первым за 40 с лишним лет (с момента завершения деятельности советского «Лунохода-2») ровером, работавшим на Луне. 3 января 2019 года «Чанъэ-4», близнец-дублёр предыдущего аппарата, повторил успех, высадив на обратной – невидимой с Земли – стороне Селены ровер «Юйту-2».

Еще до завершения второго этапа начался третий: 23 октября 2014 года стартовал «Чанъэ 5-Е1» – экспериментальный аналог будущих зондов. Он облетел Луну, его спускаемый аппарат вошел в атмосферу Земли и совершил управляемый спуск и посадку, а служебный модуль вышел на орбиту типа Лиссажу в районе точки Лагранжа L2 для отработки навигации и маневрирования будущих автоматических станций. В результате КНР стала третьей после СССР и США страной, выполнившей возвращение аппарата после облета Луны со скоростью близкой ко второй космической.