嫦娥三号任技术跨度大、状态变化多、技术要求高，关键技术创新与突破势在必行。此次任务中，北京航天飞行控制中心集中力量重点突破，攻克了5项关键技术。
——高精度月面视觉定位技术。
巡视器月面遥操作要利用探测器下传的图像数据，进行高精度视觉定位，只有定位准确才能确定往哪里走，去哪探测。他们采用数字图像处理技术和光束平差及视觉交会定位算法，实现了月面巡视器的高精度定位。
——月面巡视动态规划技术。
月面环境复杂地形多样，巡视探测须结合实时获取的地形数据进行动态规划。技术人员设计了基于规划图的状态空间前向搜索算法，构建了三层规划模型，解决了路径规划与巡视勘察自动验证和动态改进的难题。
——巡视器行走控制技术。
地面需要控制巡视器规避各类月面障碍，实现安全的月面行驶控制。中心通过建立月面综合环境模型，设计了里程最短、能源最省等最优路径搜索算法，控制巡视器实现盲走、自主规划避障等多种移动方式。
——巡视器可视化操作与控制技术。
实现遥操作控制可视化是地面指挥决策的重要辅助手段。中心建成了月球车手动驾驶系统，应用立体显示技术，实现了人在回路进行控制的遥操作环境。
——多体制深空干涉测量数据处理技术。
干涉测量信号处理是深空探测准确定轨的关键技术环节。针对新建的佳木斯、喀什两个新建深空站干涉测量信号的处理，中心突破了差分单程测距、同波束干涉测量等数据处理技术，为探月轨道确定和月面高精度定位提供了新手段。
