据长三乙遥二十三运载火箭总设计师姜杰介绍，长征系列运载火箭具有六大创新：
多窗口发射技术。通过窗口优化设计、软件在线切换技术研制、火箭三级增压输送系统适应性等技术改进和试验，由嫦娥二号的零窗口发射，增加至每个发射月有连续3～4天具备发射条件，每天有2个发射窗口，实现了多窗口发射。
双激光惯组冗余/卫星导航复合制导技术。主要采用双激光惯组加卫星导航修正的复合制导技术，使火箭按照设计好的轨道飞行的同时，精确计算最佳途径，并随时修正，以实现嫦娥三号精确进入地月转移轨道。
新型有效载荷支架及器箭锁紧装置技术。根据嫦娥三号的结构与尺寸，火箭重新设计了有效载荷支架，以及星箭接口的锁紧装置，使火箭与探测器更完美地连接在一起，增强了探测器奔月途中的舒适性和安全性。
可靠性增长技术。完成了一子级发动机、二子级发动机、三子级发动机、控制系统等9项可靠性增长项目，飞行可靠性大大提升。
增加运载能力技术。主要是增加运载能力的方案设计，使运载能力增加了30kg，即奔月轨道运载能力由3750kg增长到3780kg。
遥测图像传输技术。首次运用遥测图像实时传输技术，对火箭在发射和飞行过程中的助推分离、一二级分离、整流罩分离等关键动作，都能实现清晰监视。
据嫦娥三号月球探测器总设计师孙泽洲介绍，嫦娥三号具有十大特点：
在认识月面环境基础上制定了总体设计。总体设计的内容包括：制定试验方案和流程、探测器(包括着陆器和巡视器)的研制和规划、确定探测器的任务和采样范围等。
着陆的减速。月球上没有大气，探测器在着陆时必须逐步将速度降低为零。软着陆对推进系统提出了高要求并涉及变推力发动机的研制。
着陆段的自动导航与控制。软着陆阶段，探测器需要依靠自身的系统完成自主的导航与控制。
探测器必须适应月面的特殊环境，这包括月昼的高温和月夜的低温。探测器需要在月昼实现充分散热，在月夜实现保温。探测器电能储备和使用也是科学家攻克的难题之一。
着陆缓冲。探测器在月面的着陆姿态很重要。探测器的倾斜和翻转会导致任务的失败。
月面移动。除了月面的高低温，探测器还需要消除月尘带来的影响。同时，月球复杂的地形地貌对探测器越障能力提出了要求。
巡视器的自主导航与遥操作。巡视器在移动过程中遇到障碍会自动停止。探测器在进行月球巡视观测期间将以遥操作为主，加上自主避障。
由于尺寸和重量的限制，探测器需要实现高度集成。
除了软着陆和巡查勘察，探测器还会开展相关科学探测。这其中包括在国际上首次利用极紫外相机来对地球等离子体层进行观测;采用月基光学望远镜，利用月球上有利空间位置进行天文观测;利用测月雷达对巡视路线上的月壳浅层结构厚度等进行剖面式观测等。科学家希望通过这些探测获得一手的资料，为以后的科学应用提供必要数据和信息。
地面模拟验证难度大。探测器需要应对月面低温、月面复杂地形和重力环境等难题。发射嫦娥三号之前，科学家在地面开展了对月球的低温环境、地形地貌和重力的研究，对探测器进行了“考核”。
