月面起飞12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。月轨对接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。这是中国首次实现月球轨道交会对接。成功分离12月6日12时35分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器成功分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球。受控落月12月8日6时59分,嫦娥五号上升器按照地面指令受控离轨,7时30分左右降落在月面经度0度、南纬30度附近的预定落点。月地转移12月12日9时54分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体经历了约6天的环月等待,实施了第一次月地转移入射,从近圆形轨道变为近月点高度约200千米的椭圆轨道。12月13日9时51分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施第二次月地转移入射。在距月面约230千米处成功实施四台150牛发动机点火,约22分钟后,发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断,轨道器和返回器组合体成功进入月地转移轨道。12月16日9时15分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体上25N发动机工作约8秒钟,顺利完成第二次月地转移轨道修正,组合体上各系统状态良好。针对这次搜索回收返回器的任务特点,酒泉卫星发射中心更新改造了十余套设备。着陆场系统已进行了多次针对性演练,考核验证了改造设备的稳定性和可靠性。12月17日凌晨,嫦娥五号返回器携带月球样品,采用半弹道跳跃方式再入返回,在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。2021年3月,嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制下,成功被日地拉格朗日1点捕获,成为中国首颗进入日地L1点探测轨道的航天器。轨道器对地距离93.67万公里,整器姿态稳定、能源平衡、工况正常,后续将在日地L1点探测轨道运行,运行一圈周期约为6个月。