装工作后，嫦娥五号上升器于2020年12月3日23时10分21秒月面点火脱离着陆器起飞上升离开月面，其3000N发动机工作约6分钟并经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段后进入。这是中国首次实现地外天体起飞，上升器点火起飞前，着上组合体实现月面中华人民共和国国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。
交会对接与样品转移.12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。交会对接是通过远程导引和近程自主控制，轨道器返回器组